TESIS MCabreraFeliú Procesos de homologación GPON-NGPON
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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Eléctrica OPTIMIZACIÓN DE REDES GPON/NG-PON UTILIZANDO PROCESOS DE HOMOLOGACIÓN EN EL DOMINIO ÓPTICO Y EL PLANO DE SERVICIOS Matías Ignacio Cabrera Feliú Profesor Guía: José Miguel Valenzuela Núñez TRABAJO DE TITULACIÓN PRESENTADO EN CONFORMIDAD A LOS REQUISITOS PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO DE EJECUCION EN ELECTRICIDAD Santiago – Chile Año 2017 © Matías Ignacio Cabrera Feliú. Se autoriza la reproducción parcial o total de esta obra, con fines académicos, por cualquier forma, medio o procedimiento, siempre y cuando se incluya la cita bibliográfica del documento. TÍTULO: Optimización de redes GPON/NG-PON utilizando procesos de homologación en el dominio óptico y el plano de servicios CLASIFICACIÓN TEMÁTICA: Fibras ópticas – Diseño y construcción; Análisis de costos; Telecomunicaciones – Tráfico. AUTOR: Cabrera Feliú, Matías Ignacio CARRERA: Ingeniería de Ejecución en Electricidad PROFESOR GUÍA: Valenzuela Núñez, José Miguel AÑO: 2017 CÓDIGO UBICACIÓN BIBLIOTECA: 2017 / E / 025 RESUMEN La falta de un diseño optimo durante procedimientos para la correcta definición y luego ejecución de un proceso de homologación en redes GPON/NG-PON trae como consecuencia directa futuras anomalías y fallas las que se encuentran asociadas de manera directa con un alto costo en OPEX, tiempo y la insatisfacción de los clientes, finalmente generando la fuga de clientes (que aumenta el “Churn Rate”). Es por eso que un protocolo enfocado al dominio óptico y a nivel de servicios diferenciados en redes de acceso GPON/NG-PON es necesario durante el diseño inicial y en todo el ciclo de explotación de la red para realizar una implementación eficiente de esta. Se dará una solución al problema existente de la última milla, con el objetivo de disminuir el OPEX, que en conjunto con el CAPEX y los Shadow Cost (“Costos Ocultos”) se encuentran dentro de lo que es llamado TCO (“Total Cost of Ownership”), también habilitar la implementación de QoS en los servicios diferenciados de datos en la red GPON/NG-PON/FTTH, con una aplicación enfocada a los servicios de Triple Play y aumentar el bandwidth en comparación de las tecnologías propuestas. i Dedicatoria Dedico este trabajo a mi familia, amigos, profesores y mi pareja, pero por sobre todo a mis padres y mi pareja que son un apoyo fundamental en la vida y en este proceso de estudio. ii Índice Dedicatoria ...................................................................................................................................... ii Índice de tablas .............................................................................................................................. vi Índice de ilustraciones .................................................................................................................. viii Índice de ecuaciones ......................................................................................................................x 1 2 Capítulo 1: Introducción .......................................................................................................... 1 1.1 Origen y necesidades del tema...................................................................................... 1 1.2 Descripción del problema............................................................................................... 1 1.3 Estado del arte ............................................................................................................... 2 1.4 Hipótesis ......................................................................................................................... 3 1.5 Objetivos ........................................................................................................................ 3 1.5.1 Objetivo General ........................................................................................................ 3 1.5.2 Objetivos Específico ................................................................................................... 3 1.6 Alcances de la tesis ....................................................................................................... 4 1.7 Aporte personal. ............................................................................................................. 4 1.8 Diagrama de flujo propuesto para la metodología empleada ........................................ 5 1.9 Descripción de la metodología ....................................................................................... 6 1.10 Resumen capítulo .......................................................................................................... 7 Capítulo 2: Fundamentos de redes ópticas de acceso [1] [2] [3] [4] [5] [6] ............................ 8 2.1 Introducción capítulo ...................................................................................................... 8 2.2 Topología de red FTTx [1].............................................................................................. 8 2.3 Tecnología PON [1] ........................................................................................................ 9 2.3.1 2.4 Funcionamiento de una red PON............................................................................. 10 Tecnología GPON [1] ................................................................................................... 11 2.4.1 Estándares de GPON [1] ......................................................................................... 12 2.4.2 Parámetros básicos de rendimiento [1] [6] .............................................................. 12 2.4.3 Multiplexación de servicios [1] ................................................................................. 13 2.4.4 Tipos de T-CONT [1] ................................................................................................ 13 2.4.5 Trama de GPON [1] ................................................................................................. 14 2.4.6 Asignación dinámica de ancho de banda [2] ........................................................... 16 iii 2.4.7 FEC (“Forward Error Correction”) [1] ....................................................................... 18 2.4.8 Seguridad en el envío de datos ............................................................................... 18 2.4.9 QoS (“Quality of Service”) [1] ................................................................................... 19 2.4.10 Proceso de activación en redes de acceso GPON [1] ......................................... 20 2.4.11 OAM (“Operación, Administración y Mantención”) [1]: ........................................ 22 2.5 2.5.1 Estándares de NG-PON [1]:..................................................................................... 24 2.5.2 NG-PON hereda de GPON varias características [4] .............................................. 25 2.5.3 Parámetros básicos de rendimiento:........................................................................ 25 2.6 3 Resumen capítulo ........................................................................................................ 26 Capítulo 3: Pruebas de homologación en redes PON .......................................................... 27 3.1 Introducción .................................................................................................................. 27 3.2 Pruebas del dominio óptico. ......................................................................................... 27 3.2.1 Caracterización del enlace – Fase de construcción. ............................................... 27 3.2.2 Caracterización de red – Fase de puesta en servicio .............................................. 30 3.2.3 Caracterización de red/enlace – Detección y resolución de problemas: ................. 33 3.3 4 Tecnología NG-PON .................................................................................................... 23 Pruebas en el plano de servicios. ................................................................................ 35 3.3.1 Pruebas Offline con la Aplicación de la RFC2544 ................................................... 36 3.3.2 Pruebas en Servicio con la Aplicación de la ITU-T Y.1564 [9] ................................ 40 3.4 Resultados esperados ................................................................................................. 41 3.5 Resumen capítulo ........................................................................................................ 41 Capítulo 4: Aplicaciones de las redes ópticas de acceso ..................................................... 42 4.1 Introducción capítulo .................................................................................................... 42 4.2 Cálculo de enlace (Link Budget) .................................................................................. 42 4.3 Dimensionamiento de red ............................................................................................ 45 4.4 Diseño de red ............................................................................................................... 49 4.5 Proceso de homologación para redes de acceso GPON/NG-PON............................. 52 4.6 Documentación ............................................................................................................ 55 4.7 Resumen capítulo ........................................................................................................ 55 iv 5 6 Capítulo 5: Análisis ............................................................................................................... 56 5.1 Introducción capítulo .................................................................................................... 56 5.2 Arquitecturas fundamentales ....................................................................................... 56 5.3 Análisis de ancho de banda ......................................................................................... 57 5.4 Analizar TCO de las redes ........................................................................................... 58 5.4.1 Comparación de CAPEX en redes de acceso GPON vs. NG-PON ........................ 58 5.4.2 Reducción de costos aplicando proceso de homologación planteado (OPEX) ...... 62 5.4.3 Shadow Cost (“Costos Ocultos”) .............................................................................. 67 5.4.4 Resumen TCO ......................................................................................................... 70 5.5 Análisis comparativo de tecnologías ............................................................................ 71 5.6 Resumen capítulo ........................................................................................................ 72 Conclusiones ........................................................................................................................ 73 6.1 7 Recomendaciones ....................................................................................................... 75 Glosario ................................................................................................................................. 76 Referencias .................................................................................................................................. 81 ANEXOS ...................................................................................................................................... 82 v Índice de tablas TABLA 2.1 ELEMENTOS PASIVOS Y ACTIVOS DE UNA RED PON. [1] ............................................................. 9 TABLA 4.1 CÁLCULO DE ENLACE PARA RED GPON. ..................................................................................... 43 TABLA 4.2 CÁLCULO DE ENLACE PARA RED NG-PON. ................................................................................. 44 TABLA 4.3 ATENUACIÓN DE SPLITTERS [10] ................................................................................................ 45 TABLA 4.4 PARTICIPACIÓN DE MERCADO (2015-2016) [11] ....................................................................... 46 TABLA 4.5 CONFORMACIÓN DE PLANES ESTÁNDARES PARA PROYECCIÓN ............................................... 47 TABLA 4.6 VELOCIDADES A CONSIDERAR PARA LOS PLANES ...................................................................... 47 TABLA 4.7 DISTRIBUCIÓN DE LOS CLIENTES SEGÚN LOS PLANES ............................................................... 47 TABLA 4.8 USUARIO EQUIVALENTE ............................................................................................................. 47 TABLA 4.9 DIMENSIONAMIENTO (2017 - 2020) .......................................................................................... 48 TABLA 4.10 DIMENSIONAMIENTO (2021 - 2024) ........................................................................................ 49 TABLA 4.11 DIMENSIONAMIENTO (2025 - 2027) ........................................................................................ 49 TABLA 4.12 CANTIDAD DE OLT’S GPON (2017 - 2020) ................................................................................ 50 TABLA 4.13 CANTIDAD DE OLT’S GPON (2021 - 2024) ................................................................................ 50 TABLA 4.14 CANTIDAD DE OLT’S GPON (2025 - 2027) ................................................................................ 50 TABLA 4.15 CANTIDAD DE OLT’S NG-PON (2017 - 2020) ............................................................................ 50 TABLA 4.16 CANTIDAD DE OLT’S NG-PON (2021 - 2024) ............................................................................ 51 TABLA 4.17 CANTIDAD DE OLT’S NG-PON (2015 - 2027) ............................................................................ 51 TABLA 4.18 FASES DEL PROYECTO (GPON) ................................................................................................. 51 TABLA 4.19 FASES DEL PROYECTO (NG-PON).............................................................................................. 51 TABLA 4.20 PROCESO DE HOMOLOGACIÓN PLANTEADO PARA REDES GPON/NG-PON ............................ 53 TABLA 4.21 PORCENTAJE DE FALLAS ASIGNADOS AL TIPO DE FALLA ......................................................... 54 TABLA 5.1 ANÁLISIS DE BW REAL POR CLIENTE .......................................................................................... 58 TABLA 5.2 COSTOS APROXIMADOS DE VARIABLES DE LA RED (EN USD$) .................................................. 58 TABLA 5.3 VALOR DE RED GPON CON 1000 CLIENTES (EN USD$) .............................................................. 59 TABLA 5.4 VALOR DE RED NG-PON CON 1000 CLIENTES (EN USD$) ........................................................... 59 TABLA 5.5 DEPRECIACIÓN GPON (EN USD$) ............................................................................................... 60 TABLA 5.6 DEPRECIACIÓN NG-PON (EN USD$) ........................................................................................... 60 TABLA 5.7 ANÁLISIS CAPEX ETAPA 1 GPON (USD $).................................................................................... 60 TABLA 5.8 ANÁLISIS CAPEX ETAPA 2 GPON (USD $).................................................................................... 60 TABLA 5.9 ANÁLISIS CAPEX ETAPA 3 GPON (USD $).................................................................................... 61 TABLA 5.10 ANÁLISIS CAPEX ETAPA 4 GPON (USD $).................................................................................. 61 TABLA 5.11 ANÁLISIS CAPEX ETAPA 5 GPON (USD $).................................................................................. 61 TABLA 5.12 ANÁLISIS CAPEX ETAPA 1 NG-PON (USD $) .............................................................................. 61 vi TABLA 5.13 ANÁLISIS CAPEX ETAPA 2 NG-PON (USD $) .............................................................................. 61 TABLA 5.14 ANÁLISIS CAPEX ETAPA 3 NG-PON (USD $) .............................................................................. 61 TABLA 5.15 ANÁLISIS CAPEX FINAL (USD $) ................................................................................................ 62 TABLA 5.16 VALORES DEL MERCADO A TRABAJADORES ............................................................................ 62 TABLA 5.17 CONFORMACIÓN DE GRUPOS DE TRABAJO ............................................................................. 62 TABLA 5.18 VALOR MENSUAL POR PORCENTAJE DE FALLAS (EN USD$) .................................................... 62 TABLA 5.19 ANÁLISIS DE COSTOS GPON (2017 - 2020) (EN USD$) ............................................................. 63 TABLA 5.20 ANÁLISIS DE COSTOS GPON (2021 - 2024) (EN USD$) ............................................................. 64 TABLA 5.21 ANÁLISIS DE COSTOS GPON (2025 - 2027) (EN USD$) ............................................................. 64 TABLA 5.22 ANÁLISIS DE COSTOS NG-PON (2017 - 2020) (EN USD$) ......................................................... 65 TABLA 5.23 ANÁLISIS DE COSTOS NG-PON (2021 – 2024) (EN USD$) ......................................................... 66 TABLA 5.24 ANÁLISIS DE COSTOS NG-PON (2025 - 2027) (EN USD$) ......................................................... 66 TABLA 5.25 ANÁLISIS DEL OPEX EN USD $ .................................................................................................. 67 TABLA 5.26 COMPARACIÓN DE COSTOS POR REPARACIÓN DE FALLAS GPON VS. NG-PON ...................... 68 TABLA 5.27 CÁLCULO DE FUGA DE CLIENTES (2017 - 2020) ....................................................................... 69 TABLA 5.28 CÁLCULO DE FUGA DE CLIENTES (2021 - 2024) ....................................................................... 69 TABLA 5.29 CÁLCULO DE FUGA DE CLIENTES (2025 - 2027) ....................................................................... 70 TABLA 5.30 RESUMEN TCO EN GPON (EN USD $) ....................................................................................... 70 TABLA 5.31 RESUMEN TCO EN NG-PON (EN USD $) ................................................................................... 71 TABLA 5.32 COMPARACIÓN TCO GPON VS. NG-PON (EN USD $) ............................................................... 71 TABLA 5.33 ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE GPON Y NG-PON [5] [6] [12] ................................................ 72 TABLA 0.1 ANEXO TCO GPON ...................................................................................................................... 82 TABLA 0.2 ANEXO TCO NG-PON .................................................................................................................. 83 vii Índice de ilustraciones ILUSTRACIÓN 1.1 METODOLOGÍA EMPLEADA (PARTE A). ............................................................................ 5 ILUSTRACIÓN 1.2 METODOLOGÍA EMPLEADA (PARTE B). ............................................................................ 5 ILUSTRACIÓN 2.1 TOPOLOGÍAS DE RED FTTX. .............................................................................................. 9 ILUSTRACIÓN 2.2 FUNCIONAMIENTO DE UNA RED PON. [1] ..................................................................... 10 ILUSTRACIÓN 2.3 TRÁFICO EN DOWNSTREAM DE UNA RED PON. [1]........................................................ 10 ILUSTRACIÓN 2.4 TRÁFICO EN UPSTREAM DE UNA RED PON [1] ............................................................... 11 ILUSTRACIÓN 2.5 MULTIPLEXACIÓN DE SERVICIOS EN GPON. [1] .............................................................. 13 ILUSTRACIÓN 2.6 TIPOS DE T-CONT PARA EL TRÁFICO DE DATOS. [1] ....................................................... 14 ILUSTRACIÓN 2.7 FORMATO DE ENTRAMADO DE GPON. [1] ..................................................................... 14 ILUSTRACIÓN 2.8 FORMATO DE TRAMA EN DOWNSTREAM DE GPON. [1] ................................................ 15 ILUSTRACIÓN 2.9 FORMATO DE TRAMA EN DOWNSTREAM DE GPON. [1] ................................................ 15 ILUSTRACIÓN 2.10 FORMATO DE TRAMA EN UPSTREAM DE GPON. [1] .................................................... 16 ILUSTRACIÓN 2.11 TRAMA GPON CON FEC [ITU-T G.984.3] ....................................................................... 16 ILUSTRACIÓN 2.12 DYNAMIC BANDWIDTH ASSIGNMENT (DBA) VS. STATIC BANDWIDTH ASSIGNMENT (SBA). [2].............................................................................................................................................. 17 ILUSTRACIÓN 2.13 DYNAMIC BANDWIDTH ASSIGNMENT STATUS REPORTING. [1] .................................. 17 ILUSTRACIÓN 2.14 DYNAMIC BANDWIDTH ASSIGNMENT NON-STATUS REPORTING. [1] ......................... 18 ILUSTRACIÓN 2.15 FORWARD ERROR CORRECTION EN GPON. [1]............................................................. 18 ILUSTRACIÓN 2.16 ENCRIPTACIÓN EN EL ENVÍO DE DATOS DE UNA RED GPON. [1] ................................. 19 ILUSTRACIÓN 2.17 QOS EN LA OLT DE GPON. [1] ....................................................................................... 19 ILUSTRACIÓN 2.18 QOS EN LA ONT DE GPON. [1] ...................................................................................... 20 ILUSTRACIÓN 2.19 PROCESO DE ACTIVACIÓN (SERIAL NUMBER). [1] ........................................................ 21 ILUSTRACIÓN 2.20 PROCESO DE ACTIVACIÓN (RANGING). [1] ................................................................... 22 ILUSTRACIÓN 2.21 ESQUEMA PARA OPERACIÓN, ADMINISTRACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LA RED. [1] 23 ILUSTRACIÓN 2.22 ARQUITECTURA DE OPERACIÓN, ADMINISTRACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LA RED. [1] ............................................................................................................................................................. 23 ILUSTRACIÓN 2.23 SISTEMA DE ACCESO DE GPON Y XG-PON. [3] .............................................................. 24 ILUSTRACIÓN 2.24 ARQUITECTURAS CON NG-PON RECOMENDACIÓN G.987.1. [5].................................. 25 ILUSTRACIÓN 3.1 MEDICIONES EN REDES GPON. ....................................................................................... 27 ILUSTRACIÓN 3.2 INSPECCIÓN DE CONECTORES EN PATCH PANEL. [7] ..................................................... 28 ILUSTRACIÓN 3.3 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL OCWR. ............................................................... 29 ILUSTRACIÓN 3.4 PUNTOS DE PRUEBA DURANTE LA FASE DE INSTALACIÓN (PUESTA EN SERVICIO). [7] . 30 ILUSTRACIÓN 3.5 MEDICIÓN DE POTENCIA EN REDES GPON. [7]............................................................... 31 ILUSTRACIÓN 3.6 SEÑALES DE RÁFAGA EN UPSTREAM. [7] ........................................................................ 32 viii ILUSTRACIÓN 3.7 PRUEBA DE ACTIVACIÓN USANDO UN MEDIDOR DE POTENCIA PARA PON. [7]............ 33 ILUSTRACIÓN 3.8 ZONAS DE FALLAS TÍPICAS EN UNA RED FTTH. [2] ......................................................... 34 ILUSTRACIÓN 3.9 PIRÁMIDE DE PROCESOS DE HOMOLOGACIÓN. ............................................................. 35 ILUSTRACIÓN 3.10 ESQUEMA DE PRUEBAS A NIVEL DE SERVICIOS DIFERENCIADOS. ................................ 35 ILUSTRACIÓN 3.11 MEDICIÓN DEL THROUGHPUT. [2] ............................................................................... 36 ILUSTRACIÓN 3.12 MEDICIÓN DE BACK TO BACK. [2] ................................................................................. 37 ILUSTRACIÓN 3.13 MEDICIÓN DE PER. [2] .................................................................................................. 38 ILUSTRACIÓN 3.14 MEDICIÓN DE ROUND-TRIP LATENCY. [2] .................................................................... 39 ILUSTRACIÓN 3.15 MEDICIÓN DE JITTER DE PAQUETES. [8] ....................................................................... 40 ILUSTRACIÓN 4.1 ESCENARIO ESTABLECIDO PARA GPON. ......................................................................... 42 ILUSTRACIÓN 4.2 ESCENARIO ESTABLECIDO PARA NG-PON....................................................................... 42 ILUSTRACIÓN 4.3 POBLACIÓN PROYECTADA COMUNA DE PROVIDENCIA (2017 – 2027) .......................... 46 ILUSTRACIÓN 4.4 GRÁFICO DE OLT’S PROYECTADAS EN GPON .................................................................. 52 ILUSTRACIÓN 4.5 GRÁFICO DE OLT’S PROYECTADAS EN NG-PON .............................................................. 52 ILUSTRACIÓN 5.1 ARQUITECTURAS DE NG-PON (A). [5] ............................................................................. 56 ILUSTRACIÓN 5.2 ARQUITECTURAS DE NG-PON (B). [5] ............................................................................. 57 ILUSTRACIÓN 5.3 ARQUITECTURAS DE NG-PON (C). [5] ............................................................................. 57 ILUSTRACIÓN 5.4 VALOR ANUAL DE GRUPOS EN USD$ .............................................................................. 63 ix Índice de ecuaciones ECUACIÓN 3.1 PER ...................................................................................................................................... 38 ECUACIÓN 4.1 RAZÓN GEOMÉTRICA .......................................................................................................... 45 ECUACIÓN 4.2 PROGRESIÓN GEOMÉTRICA ................................................................................................ 45 x 1 Capítulo 1: Introducción 1.1 Origen y necesidades del tema El crecimiento del ancho de banda requerido por los usuarios está en constante evolución, debido a la necesidad de nuevos servicios y aplicaciones para humanos y máquinas. Lo cual está relacionado con la velocidad de transmisión de los datos y el requerimiento de QoS para enviar la información de manera correcta a través de la red. Sin embargo, esto está directamente ligado a los datos utilizados en contenidos del tipo triple play, los servicios de tráfico involucrados son de datos, voz y video. En donde las fuentes de tráfico de tiempo real son las que requieren una mayor QoS por la sensibilidad que poseen al jitter de paquetes y al retardo. En este escenario surge la necesidad, de aumentar el ancho de banda a los consumidores, con el fin de entregar servicios de triple play. Por este motivo nace el concepto de FTTH (“Fiber To The Home”) acompañado con las tecnologías en redes de acceso GPON (“Gigabit Passive Optical Network”) y NG-PON (“10 Gigabit Passive Optical Network”), para solucionar el problema existente en la última milla, entre la CO (“Central Office”) y el abonado o cliente final. Pero para entregar una buena QoS (“Quality of Service”), se debe evitar que a futuro existan problemas en el periodo de explotación de la red, y esto se hace más fácil de implementar si se genera un proceso en forma adecuada en base a un protocolo de homologación optimizado como un proceso aplicado a las redes en todas las fases de desarrollo en cada proyecto. 1.2 Descripción del problema La falta de un diseño optimo durante procedimientos para la correcta definición y luego ejecución de un proceso de homologación en redes GPON/NG-PON trae como consecuencia directa futuras anomalías y fallas las que se encuentran asociadas de manera directa con un alto costo en OPEX, tiempo y la insatisfacción de los clientes, finalmente generando la fuga de clientes (que aumenta el “Churn Rate”). Es por eso que un protocolo1 enfocado al dominio óptico y a nivel de servicios diferenciados en redes de acceso GPON/NG-PON es necesario durante el diseño inicial y en todo el ciclo de explotación de la red para realizar una implementación eficiente de esta. 1 Procedimiento asociado a mediciones oportunas en la implementación y explotación de la red de acceso. 1 1.3 Estado del arte En este punto es detallado el aporte realizado por los documentos utilizados, de manera que son destacados los temas mas relevantes y que aportan de mejor modo a la investigación. a) “FTTH XPON Technology and testing” de EXFO, 2005. Fuente: www.exfo.com/es Libro en el cual se describe el concepto de FTTH basado en una tecnología xPON, considerando el diseño y topología de red que posee la tecnología xPON. Menciona pruebas y requerimientos de estas redes. b) “FTTH PON guide testing passive Optical networks” de EXFO, Quebec City, Canadá, 2012. Fuente: www.exfo.com/es Fuente que explica las arquitecturas FTTH y como es su funcionamiento mediante la tecnología GPON, este documento también especifica las fases de pruebas en el dominio óptico para redes GPON, considerando pérdidas de inserción y de retorno, también especificando la metodología en cada fase de vida de estas redes. c) “Optical Access transmission: XG-PON System aspects” de France-Telecom, Lisboa, Febrero 2010 Fuente:https://www.itu.int/en/ITUT/studygroups/com15/Documents/tutorials/Optical_access_transmission.pdf Esta presentación muestra una visión sobre las redes de acceso PON, realizando una exposición de las características de las tecnologías GPON y NGPON, con el fin de realizar una migración de servicios. d) “Procedimiento de caracterización de fibra para GPON” de JDSU. Fuente: https://www.avantec.cl/includes/abrir_catalogo.php?cod=1510 Documento en el cual se detalla la metodología presentada por JDSU (actualmente Viavi) para el procedimiento de caracterización de redes GPON, en el dominio óptico, en el que se ven parámetros como las pérdidas de retorno y las pérdidas de inserción. e) “Testeando Ethernet con ITU Y.1564” de Anritsu, 2012. Fuente: http://www.redeweb.com/_txt/688/p86.pdf 2 Esta referencia menciona y describe las pruebas a nivel de servicios diferenciados que se realizan en Ethernet, las que aparecen en la recomendación ITU Y.1564. Estas pruebas son las que se realizan en las redes de manera Online. (Cuando la red está en funcionamiento). 1.4 Hipótesis Los procesos utilizados hasta el momento son realizados sólo en una fase previa a la compra de equipamiento, lo que genera pérdidas asociadas al TCO. Mejorar estos procesos y realizarlos en todas las fases y explotación de la red, optimiza esta y ofrece a los clientes un aumento en los parámetros necesarios para cubrir los requerimientos actuales de los usuarios, esto se enfoca en aplicaciones y servicios para clientes y máquinas que, en su mayoría son en vivo (streaming), por lo que requieren una mayor QoS y ancho de banda. Al analizar el escenario y la estructura de diseño de la red se dará una solución al problema existente de la última milla, con el objetivo de disminuir el OPEX de la red en un 30% (al realizar este protocolo de homologación para redes de acceso GPON/NG-PON como un proceso continuo ajustando su alcance en cada fase durante el ciclo de la vida de la red), que en conjunto con el CAPEX y los Shadow Cost (“Costos Ocultos”) se encuentran dentro de lo que es llamado TCO (“Total Cost of Ownership”), también habilitar la implementación de QoS en los servicios diferenciados de datos en la red GPON/NG-PON/FTTH, con una aplicación enfocada a los servicios de Triple Play y aumentar el bandwidth entre el rango de 15% a 30% en comparación a las tecnologías existentes. 1.5 1.5.1 Objetivos Objetivo General Analizar la importancia y el efecto del proceso de homologación en el diseño de redes ópticas de acceso GPON/NG-PON en FTTH. 1.5.2 Objetivos Específico Seleccionar y justificar las pruebas de homologación más relevantes en el dominio óptico y a nivel de servicios de datos. Describir las pruebas de homologación. Identificar cuáles son los efectos, los errores futuros y el deterioro en la QoS cuando no se efectúan este tipo de prueba y/o certificaciones para el cumplimiento de estándares. Plantear un escenario con la topología de red adecuada para una correcta implementación de una red GPON/NGPON. Estimar los valores asociados al CAPEX/OPEX en una red GPON/NGPON. 3 1.6 Alcances de la tesis El trabajo de titulación inicia su desarrollo en base a análisis e investigación de la arquitectura FTTH y las tecnologías GPON/NG-PON para ver el comportamiento y los protocolos del dominio óptico y a nivel de servicios diferenciados adecuados asociados a estas tecnologías. Debido a que el crecimiento del ancho de banda está en un constante aumento, cada vez se hace más necesario aumentar la robustez de la red existente a nivel nacional, para entregar a los usuarios un correcto funcionamiento de esta y con una alta QoS, sobretodo en servicios de telefonía y video baja demanda (on demand). El análisis, de las ventajas y desventajas que poseen las tecnologías GPON y NG-PON se realizará por medio de un diseño de red a implementar, utilizando estas dos tecnologías con el fin de evaluarlas y contrastarlas. Para así ver los resultados y las metodologías empleadas de las mediciones de estas redes. 1.7 Aporte personal. Mediante el estudio de las tecnologías GPON/NGPON en este trabajo se realizará un análisis de los parámetros a medir en un protocolo de red, tanto en el dominio óptico como a nivel de servicios diferenciados. Al realizar este análisis, se definirá cuáles son las pruebas de homologación en estas redes, y se determinará cuáles de estas pruebas son las más importantes (de primera necesidad), considerando así, las que traen más repercusiones a futuro, en el caso de no ser efectuadas. También se determinará cuáles son las pruebas auxiliares que, por diferentes motivos, pueden ser postergadas. Una vez conocidas estas pruebas, se planteará un escenario con la topología de red adecuada para obtener una correcta implementación de una red de acceso FTTH con las tecnologías GPON versus NG-PON, de esta manera ver cuáles son las ventajas y desventajas entre estas tecnologías aplicadas a la red. 4 1.8 Diagrama de flujo propuesto para la metodología empleada Ilustración 1.1 Metodología empleada (parte a). Ilustración 1.2 Metodología empleada (parte b). 5 1.9 Descripción de la metodología La metodología se basa en diferentes procesos que permiten realizar la investigación y obtener los resultados esperados aplicando los procedimientos propuestos, es por esto que el proceso de homologación da comienzo con el análisis, recopilación y estudio de los fundamentos teóricos del concepto FTTx, con énfasis en FTTH, y las tecnologías asociadas a este concepto de red. Estas tecnologías son: 1. GPON 2. NG-PON Luego de estudiar y definir los parámetros de estas tecnologías aplicadas a diseños de red, es necesario plasmar, en el documento, la investigación pertinente a las pruebas asociadas a GPON y NG-PON, para esto es ineludible destacar que las pruebas mencionadas en este documento son realizadas, en este momento, en el proceso de elección del fabricante (elección del proveedor), sin embargo, es preciso realizar (un conjunto reducido pero eficaz de estas pruebas adaptado a la fase de explotación) durante todo el ciclo de vida de estas redes, teniendo en consideración que las fallas, ya sea por una mala ejecución de la red o por situaciones fortuitas, son desarrolladas durante cualquier instante del avance de la red. Considerando lo antes expuesto, se da comienzo al desarrollo de la red en el proceso de construcción e implementación de esta, detallando las pruebas que deben ser realizadas en esta fase del avance, las cuales son la inspección de conectores (debido a que más del 90% de las fallas de la red se encuentran en las conexiones, por falta de limpieza, cortes de fibra óptica, rotulación inadecuada o inexistente, etc.), revisión de insertion loss y optical return loss para definir un estándar desde el inicio de la red, y así disminuir los errores futuros. Al asumir que las pruebas de esta fase son exitosas, se procede a continuar con el proceso de la puesta en servicio de la red, donde se realizan las pruebas pertinentes a esta fase, en las que se encuentran la repetición de la evaluación de insertion loss y optical return loss; en este punto ya es necesario revisar los umbrales de potencia que poseen los equipos, caracterizar los enlaces y finalmente analizar los parámetros de las pruebas a nivel de servicios realizadas de manera offline, es decir, realizar pruebas de Throughput, back to back, PER, latency y jitter, con el fin de determinar que la red está construida de forma correcta. Aprobando estas pruebas se da comienzo a la fase de mantención de la red o de funcionamiento continuo hasta el fin de esta, realizando pruebas constantes a la red, con la finalidad de mantener una calidad estable a los clientes de la red, desarrollando pruebas de niveles de potencia y también pruebas a nivel de servicios de datos de manera online, para verificar que el CIR y EIR se mantiene de manera estable en la red. 6 Cabe destacar que de no ser exitosa alguna prueba, dentro de cualquier fase de vida de la red, se debe volver a esta para corregir lo que se encuentre dañado y así evitar que se arrastren fallas, que si bien, no evitan la transmisión de datos por completo, si deterioran los parámetros de calidad de servicio de esta, afectando la calidad de experiencia del usuario, y al avance del periodo de explotación de la red provocará una falla que deteriore la red al punto de detener la transmisión de datos. Luego de tener los pasos anteriores aprobados, se procede a analizar los costos CAPEX y OPEX, determinando los costos por falla y la cantidad de fallas aproximadas evitadas al realizar el proceso de homologación, determinando así la reducción en costo que tiene la red. Como paso final, está determinar los parámetros para el diseño de una red, para poder realizar una red con un crecimiento en un periodo de 11 años. 1.10 Resumen capítulo Dentro del capítulo 1 se entregan las directrices del trabajo de investigación, con la finalidad de iniciar esta y enseñar el enfoque que posee el documento. Al mismo tiempo, es necesario formular y desplegar la hipótesis y la metodología empleada para un progreso correcto del documento. 7 2 Capítulo 2: Fundamentos de redes ópticas de acceso [1] [2] [3] [4] [5] [6] 2.1 Introducción capítulo A continuación, en el capítulo 2 de fundamentos teóricos, se desarrollan los conceptos de FTTx para destacar la utilización de FTTH, empleando las tecnologías GPON y NG-PON. De esta manera, son detalladas las tecnologías para redes de acceso antes mencionadas, con sus respectivos estándares y los conceptos que traen consigo cada una de estas. 2.2 Topología de red FTTx [1] FTTX (“Fiber to the X”) es un concepto utilizado para designar hasta qué punto de la red llega la fibra óptica. De esta manera describe un conjunto de topologías utilizadas en las redes de acceso que emplean fibra óptica. Los elementos que hacen la determinación de esta clasificación son: I) Alcance a) Longitud de la fibra óptica. II) Medios de transmisión a) Únicamente de fibra óptica. b) Fibra óptica / Par de cobre trenzado. III) Componentes de la red a) Terminales de usuario (ópticos). b) Equipos concentradores (xDSL). Las topologías utilizadas en las redes FTTx son las siguientes: I. FTTN (“Fiber to The Node”) Es la topología que está conformada por fibra óptica y cable coaxial de manera outdoor, en la cual cada fibra alimenta entre 200 a 500 hogares con servicios de 30 Mbps. En esta topología la fibra óptica llega hasta el nodo, es decir en una central del proveedor de servicios, de manera típica, esta se encuentra cercano al barrio donde llega el servicio (es por esto que algunas bibliografías la definen como “Fiber to the Neighborhood”). II. FTTC (“Fiber to The Curb o Cabinet”) Es la topología que está conformada por fibra óptica y par de cobre de manera outdoor, en la cual cada fibra alimenta entre 10 a 100 hogares con servicios de 50 Mbps. En esta topología la red de 8 fibra óptica termina en un armario de telecomunicaciones del proveedor de servicios, que es ubicado, de manera aproximada, a 300 metros del cliente. III. FTTB (“Fiber to The Building”) Es la topología que está conformada por fibra óptica y par de cobre, pero esta vez, de manera indoor, en la cual cada fibra alimenta 32 hogares con servicios de 100 Mbps. En esta topología la red de fibra óptica alcanza la acometida del edificio, finalizando en un punto de distribución dentro de este. IV. FTTH (“Fiber to The Home”) Es la topología que está conformada puramente con fibra óptica, puede ser tanto de manera indoor como outdoor, finalizando el trayecto de la fibra óptica en dependencias del cliente, en la cual cada fibra alimenta a 1 hogar con servicios de más de 100 Mbps. Esta es la topología usada en este documento. Ilustración 2.1 Topologías de red FTTx. 2.3 Tecnología PON [1] PON (“Passive Optical Network”) es una red óptica punto a multipunto que no posee componentes activos dentro del tramo del abonado y el servidor, incluyendo, en su lugar, componentes ópticos pasivos para realizar la trayectoria del tráfico de datos, teniendo como principal actuador el splitter. Sin embargo, ¿Por qué es una red pasiva, si los equipos que posee el operador y los abonados no son pasivos?, esto es porque los componentes que se encuentran en la red óptica son pasivos. Elementos Pasivos Elementos Activos Fibra óptica OLT (“Optical Line Terminal”) Splitters ONT (“Optical Network Termination”) Empalmes MDU (“Multi Dwelling Unit”) Tabla 2.1 Elementos pasivos y activos de una red PON. [1] 9 2.3.1 Funcionamiento de una red PON Para el funcionamiento de una red PON, se utiliza un WDM (“Wavelength Division Multiplexing”) coupler en el cual se dividen todas las componentes necesarias para realizar la transmisión en Upstream, Downstream y CATV-RF. Ilustración 2.2 Funcionamiento de una red PON. [1] Para el envío de datos en Downstream se realizan las siguientes operaciones: La OLT envía el tráfico usando Broadcast. La red óptica es totalmente transparente al envío de los datos. Cada ONT revisa su dirección en el Header de las tramas. Debido a que las ONT´s reciben todo el tráfico, es necesario utilizar encriptación. La OLT determina y le notifica a las ONT los Time Slots para el envío de datos. Ilustración 2.3 Tráfico en Downstream de una red PON. [1] 10 Para el envío de datos en Upstream se realizan las siguientes operaciones: La ONT toma el tráfico del puerto del abonado y lo mapea en tramas GEM (“GPON Encapsulation Method”). Los datos son trasmitidos por medio de Time Slots asignados a por la OLT. El esquema de transmisión es TDMA (“Time Division Multiple Access”). Se requiere un estado de sincronismo muy preciso para evitar colisiones. Por medio de DBA (“Dynamic bandwidth allocation”) se mapea el bandwidth para cada ONT. Ilustración 2.4 Tráfico en Upstream de una red PON [1] 2.4 Tecnología GPON [1] Es una tecnología de redes de acceso definidas en el conjunto de recomendaciones G.984.x de ITU-T en el cual se describen técnicas para compartir un medio común (Fibra óptica) por la utilización de varios usuarios, encapsular la información y gestionar la red, entre otros. En la tecnología GPON se definen los siguientes puntos: Estándar ITU-T G.984.x. Primer draft realizado en el 2002. Transmission rate en Downstream: 1.2 Gb/s – 2.4 Gb/s. Transmission rate en Upstream: 1.2 Gb/s – 2.4 Gb/s. Splitting factor de 1:64 – 1-128. Eficiencia del 93% para todos los tipos de tráfico. Transporte por medio de tramas GEM. Permite el transporte de señales CATV-RF. Provee un estándar para la protección de los puertos PON. 11 Provee seguridad en Downstream por medio de AES (“Advanced Encryption Standard”). Provee un mecanismo de corrección de errores por FEC (“Forward Error Correction”). 2.4.1 Estándares de GPON [1] A continuación se detallan los estándares asociados a la tecnología GPON, con sus respectivos puntos a tratar en cada una de estas definiciones, las cuales son detalladas por la ITU-T. ITU-T G.984.1 - Características generales de una red GPON. ITU-T G.984.2 - Especificaciones de parámetros de la ODN (“Optical Distribution Network”). - Especificaciones de puertos ópticos a 2.488 Gb/s. - Especificaciones de puertos ópticos a 1.244 Gb/s. - Asignación de gastos generales (“Overhead allocation”) en capa física. ITU-T G.984.3 - Especificaciones de la capa TC (“Transmission Convergence”) de GPON. - Arquitectura de multiplexación GTC (“GPON Transmission Convergence”) y protocolos. - Definición de trama GTC. - Registración y activación de las ONT. - Especificaciones de DBA. - Alarmas y rendimiento. ITU-T G.984.4 - Formato de mensaje OMCI (“ONT Management and Control Interface”). - Trama de administración de dispositivos OMCI. - Principio de funcionamiento de OMCI. ITU-T G984.5 - 2.4.2 Banda de mejora para Upstream y Downstream. Parámetros básicos de rendimiento [1] [6] Para la utilización de estas redes de acceso es necesario conocer ciertos parámetros que permiten al diseñador de red determinar el comportamiento y/o el diseño como tal de la red, es por eso que para GPON se mencionan los siguientes parámetros básicos de rendimiento. GPON especifica siete velocidades de transmisión posibles: - 0.15552 Gb/s Upstream – 1.24416 Gb/s Downstream. - 0.62208 Gb/s Upstream – 1.24416 Gb/s Downstream. - 1.24416 Gb/s Upstream – 1.24416 Gb/s Downstream. 12 - 0.15552 Gb/s Upstream – 2.48832 Gb/s Downstream. - 0.62208 Gb/s Upstream – 2.48832 Gb/s Downstream. - 1.24416 Gb/s Upstream – 2.48832 Gb/s Downstream. - 2.48832 Gb/s Upstream – 2.48832 Gb/s Downstream. Máximo alcance lógico: 60 Km. Máximo alcance físico: 20 Km. Máxima distancia diferencial de fibra: 20 Km. Split ratio: 1:64 – 1:128. 2.4.3 Multiplexación de servicios [1] GEM port Unidad mínima de transporte de servicios. T-CONT (“Transmission Container”) Se utiliza para transmisión de datos en Upstream. Permite la realización de asignación dinámica de bandwidth. Se asignan a la ONT y se identifican por el Alloc-ID. GPON interface Es la interface GPON hacia la OLT. ONT port Puerto físico de la ONT (Ethernet, POTS, E1, VoIP, datos, video, etc.). Ilustración 2.5 Multiplexación de servicios en GPON. [1] 2.4.4 Tipos de T-CONT [1] Tipo 1 Provee el bandwidth fijo, principalmente para servicios del tipo “delay-sensitive”, como lo es la voz y el video. A estos servicios se les asigna bandwidth fijo para asegurar una QoS (“Quality of Service”). 13 Tipo 2 y 3 Proveen un bandwidth garantizado, para servicios de video y datos de alta prioridad de manera preferencial. Tipo 4 Provee el bandwidth “best effort”, en el cual los servicios transmitidos son datos de baja prioridad, como el Internet, en el que no se requiere una calidad de servicio elevada. Tipo 5 Es la combinación de todos los tipos de T-CONT, con la capacidad de transportar cualquier tipo de tráfico y brindando diferentes niveles de bandwidth. Ilustración 2.6 Tipos de T-CONT para el tráfico de datos. [1] 2.4.5 Trama de GPON [1] Para entender una tecnología, siempre es necesario realizar una visualización y lectura de su formato de trama. Y al enfocarse en GPON es necesario ver sus estructuras, tanto en Downstream como en Upstream. Ilustración 2.7 Formato de entramado de GPON. [1] 14 Ilustración 2.8 Formato de trama en Downstream de GPON. [1] Ilustración 2.9 Formato de trama en Downstream de GPON. [1] 15 Ilustración 2.10 Formato de trama en Upstream de GPON. [1] Ilustración 2.11 Trama GPON con FEC [ITU-T G.984.3] 2.4.6 Asignación dinámica de ancho de banda [2] Para asignar el bandwidth a cada ONT se utiliza un método llamado DBA (“Dynamic Bandwidth Assignment/Allocation”), que asigna de manera dinámica el ancho de banda. El uso de DBA da como resultado una QoS mejorada y un uso más eficiente del ancho de banda de PON. Esto permite una transmisión a una mayor cantidad de ONTs o la asignación de más bandwidth a una ONT determinada. 16 Ilustración 2.12 Dynamic bandwidth assignment (DBA) vs. Static bandwidth assignment (SBA). [2] Para DBA existen sistemas con y sin reporte de estado: DBA SR (“Status Reporting”) Las ONTs reportan el estado de sus colas de tráfico cuando transmiten en upstream. Ilustración 2.13 Dynamic bandwidth assignment status reporting. [1] DBA N-SR (“Non-Status Reporting”) La OLT verifica los patrones de tráfico de las ONTs, no existe un envío de reportes de parte de las ONTs. 17 Ilustración 2.14 Dynamic bandwidth assignment non-status reporting. [1] 2.4.7 FEC (“Forward Error Correction”) [1] Este es un mecanismo que se utiliza en GPON con el fin de mejorar la calidad de la transmisión, el cual usa el código RS (255,239) (“Reed-Solomon”) El mecanismo FEC trabaja negociando de manera individual cada una de las ONTs conectadas a la OLT. Esto utiliza cerca del 7% del bandwidth total, debido a la utilización de bits de paridad insertos en la transmisión, con el fin de aumentar el link budget de 3 a 4 dB. Ilustración 2.15 Forward Error Correction en GPON. [1] 2.4.8 Seguridad en el envío de datos La seguridad solo se aplica en las transmisiones en Downstream, mediante el algoritmo de encriptación AES (“Advanced Encryption Standard”). En el cual se generan llaves individuales entre cada ONT y la OLT. Este utiliza el modo de operación Counter-Mode para incrementar la robustez de la red. 18 Ilustración 2.16 Encriptación en el envío de datos de una red GPON. [1] 2.4.9 QoS (“Quality of Service”) [1] Según la definición de la Rec. ITU E-800 Calidad de servicio es: “La totalidad de las características de un servicio de telecomunicaciones que determinan su capacidad para satisfacer las necesidades explicitas e implícitas del usuario del servicio” 2.4.9.1 Metodos de aplicación de QoS en OLT y ONT a) QoS en la OLT La clasificación del tráfico se realiza mediante VLAN con el estándar 802.1p (IEEE) y la programación de los servicios se basa en la combinación de prioridades por algoritmos SP (“Strict Priority”) y WRR (“Weighted Round Robin”). La utilización del algoritmo DBA mejora la distribución del bandwidth en Upstream. Y el control de acceso se basa en ACLs (“Access Control List”) de capa 2 y superiores. Ilustración 2.17 QoS en la OLT de GPON. [1] 19 b) QoS en la ONT Al igual que la QoS en la OLT, la clasificación del tráfico se realiza basado en VLAN con el estándar 802.1p (IEEE) y la programación de los servicios se basa en la comunicación de prioridades por algoritmos SP y WRR. La diferencia con el anterior es que la transmisión de servicios se basa en el mapeo de diferentes T-CONTs, con esto, se mejora la utilización de los enlaces. Ilustración 2.18 QoS en la ONT de GPON. [1] 2.4.10 Proceso de activación en redes de acceso GPON [1] Este proceso consta de dos partes, las cuales son: Serial Number - La OLT detendrá a todas las ONTs ya registradas. - Luego envía un mensaje del tipo “Request” a las ONTs que estén en proceso de Serial Number. - Cada ONT responde a los mensajes, entregando su Serial Number. - A continuación, se realiza la asignación de ID a cada ONT. (Este paso puede ser realizado tanto de manera automática como manual.) 20 Ilustración 2.19 Proceso de activación (Serial Number). [1] Ranging - Este mide el tiempo de propagación (Round-Trip Delay) para cada ONT en particular. - La OLT envía un mensaje de ranging “PLOAM” a cada ONT. - La ONT de manera inmediata responde este mensaje a la OLT. - La OLT calcula el tiempo de propagación entre la ONT-OLT y envía una adaptación del delay a la ONT. o La ONT necesita la adaptación de delay con el fin de prevenir colisiones en la interface PON cuando envía datos en sentido Upstream. 21 Ilustración 2.20 Proceso de activación (Ranging). [1] 2.4.11 OAM (“Operación, Administración y Mantención”) [1]: PLOAM (“Physical Layer OAM”) - Proporciona alarmas y alertas. - Asegura el bandwidth. - Brinda soporte de DBA (“Dynamic Bandwidth allocation”). - Realiza la encriptación. OMCI (“Optical Management & Control Interface”) - Realiza el control de las ONTs desde la OLT. - Permite configuración remota. - Monitorea el rendimiento de la red. - Proporciona notificaciones y alarmas. 22 Ilustración 2.21 Esquema para operación, administración y mantenimiento de la red. [1] Arquitectura de OAM [1]: La información de administración es enviada por el protocolo SNMP (“Simple Network Management Protocol”) hacia la OLT. La OLT realiza consultas a las ONTs por medio de OMCI. Ilustración 2.22 Arquitectura de operación, administración y mantenimiento de la red. [1] 2.5 Tecnología NG-PON Es una tecnología de redes de acceso que se encuentra definida en el conjunto de recomendaciones G.987.x de ITU-T en el cual se describen técnicas para compartir un medio común (Fibra óptica) por la utilización de varios usuarios, encapsular la información y gestionar la red, entre otros. 23 XGPON posee completa compatibilidad con las redes GPON, debido a que su infraestructura es la misma, solo debe modificarse sus longitudes de onda, filtros de bloqueo y el loss Budget. Ilustración 2.23 Sistema de acceso de GPON y XG-PON. [3] 2.5.1 Estándares de NG-PON [1]: A continuación se detallan los estándares asociados a la tecnología NG-PON, con sus respectivos puntos a tratar en cada una de estas definiciones, las cuales son detalladas por la ITU-T. ITU-T G.987 - ITU-T G.987.1 - Indica los requerimientos Generales. ITU-T G.987.2 - PMD (“Physical Media Dependent”). - Especificación de la capa física. ITU-T G.987.3 - Describe las definiciones, abreviaciones y acrónimos. Especificaciones de convergencia de transmisión. ITU-T G.988 - Especificaciones de ONU OMCI (“Management and Control Interface”). 24 2.5.2 NG-PON hereda de GPON varias características [4] Debido a la similitud que poseen estas tecnologías de acceso, es que presentan múltiples características que son heredadas de GPON, a continuación son presentadas estas características adquiridas. Principios de capa T-Cont. DBA (“Dynamic Bandwidth Allocation”) QoS y traffic management. Operación remota de ONU mediante OMCI (G.988). Sin embargo, NG-PON integra o mejora algunas características de GPON: Mejora en mecanismos de seguridad. Mejora en opciones de ahorro de energía. Opciones de sincronización que permiten establecer aplicaciones de backhauling móvil. Mejora de ODN y el monitoreo del rendimiento. Ilustración 2.24 Arquitecturas con NG-PON recomendación G.987.1. [5] 2.5.3 Parámetros básicos de rendimiento: Para la utilización de estas redes de acceso es necesario conocer ciertos parámetros que permiten al diseñador de red determinar el comportamiento y/o el diseño como tal de la red, es por eso que para NG-PON se mencionan los siguientes parámetros básicos de rendimiento. 25 1. NG-PON especifica velocidades de transmisión: - 2.5 Gb/s Upstream NG-PON1 - 10 Gb/s Upstream NG-PON2 - 10 Gb/s Downstream. 2. Método de multiplexaje: - TDMA Upstream. - TDM Downstream. 3. Máximo alcance lógico: 60 Km. 4. Máximo alcance físico: 20 Km. 5. Split ratio: 1:64 – 1:256 (en la capa lógica). 6. Wavelength: 2.6 - 1260 – 1280 nm Upstream. - 1575 – 1580 nm Downstream Resumen capítulo En el capítulo de fundamentos se detalla el concepto de FTTx, sin embargo la mayor parte de este capítulo entrega información sobre las tecnologías de acceso GPON/NG-PON, donde se muestra el funcionamiento, la conformación de tramas, la seguridad y sus parámetros básicos. 26 3 Capítulo 3: Pruebas de homologación en redes PON 3.1 Introducción En la actividades de diseño realizadas en redes GPON es fundamental el proceso de homologación efectuado con el fin de obtener una QoS (“Quality of service”) y un estándar óptico adecuado a los estándares de la ITU-T (G.984.2 y G.987.2). Para la tarea de realizar la homologación son necesarias pruebas o mediciones a efectuar en las redes GPON. Ilustración 3.1 Mediciones en redes GPON. Siguiendo el esquema de la figura anterior, se procede a describir cada uno de los componentes dentro de las mediciones en redes GPON: 3.2 Pruebas del dominio óptico. Es el conjunto de pruebas que se realizan en la red que están destinadas a capa 1. 3.2.1 Caracterización del enlace – Fase de construcción. Es la fase inicial y la más larga, en el transcurso de esta se requiere más trabajo, dado que es el inicio y es muy importante que la instalación de la red FTTH sea adecuada, para así tener un alto rendimiento, que implica menor mantenimiento. Esto minimiza los esfuerzos en la solución de los problemas posteriores, que son costosos y consumen mucho tiempo. Tener una instalación adecuada ayuda a localizar los empalmes problemáticos, conectores dañados o sucios y otros componentes defectuosos antes de tiempo, no dejando así que se interrumpa y degrade el servicio. Algunas de las principales razones para llevar a cabo las pruebas durante la fase de construcción son: 27 1. La clasificación de la sección de la planta fuera de la red (u ODN) y la documentación para futuras consultas. 2. Asegurarse que la red cumpla con los estándares del sistema de transmisión. 3. Evitar demoras y reparaciones costosas al sistema. El primer paso en la fase de construcción es la revisión de los conectores. Como es mencionado en el documento, aquí se pueden encontrar el 90% de las fallas de la red. Ilustración 3.2 Inspección de conectores en Patch panel. [7] Es necesario revisar en: 1. Patch panel 2. Jumper de prueba 3. Cables conectores 4. Etiquetas de identificación de puertas y ID de servicios. Luego de esto, como segundo paso en las pruebas es necesario la caracterización de IL y ORL, y para esto se definen las siguientes condiciones de prueba. 3.2.1.1 Condiciones de prueba para IL y ORL Para el caso de IL es necesario una fuente emisora de luz estable y un elemento medidor de potencia. De manera que la fuente emite una señal, la cual es recibida en el fin del enlace a medir con el power meter. Esta prueba es posible realizarla con un OTDR (“Optical time domain reflectometer”) utilizando fibras de lanzamiento en el inicio y el fin del enlace, con el motivo de tomar medición del primer y el último conector conociendo el índice de retro esparcimiento correcto de la fibra. 28 o Realizar las pruebas de las pérdidas con una fuente de luz y el medidor de potencia posee una ventaja con respecto de la medición con el OTDR, que estas miden la pérdida del primer y último conector y también tiene una precisión mayor. Para el caso de ORL, el método más preciso es conectar la fuente emisora de luz y el elemento medidor de potencia en el mismo puerto, un instrumento de este tipo se conoce como OCWR (“Optical continuous wave reflectometer”). Otra alternativa de medir el ORL, es con un OTDR, el que posee la ventaja de ser más práctico, sin embargo se pierde precisión. Ilustración 3.3 Principio de funcionamiento del OCWR. o “El medidor de ORL debe entregar un rango dinámico mayor al peor enlace de ORL, 55dB para la mayoría de las aplicaciones es suficiente.” Es recomendable medir IL y ORL en las mismas wavelength que serán utilizadas, en GPON son 1310/1490/1550nm. o Sin embargo, es recomendable medir en 1490nm debido a que la pérdida tiene tan solo 0.2dB con relación a la de 1550nm. Siempre es necesario limpiar y realizar la inspección de los conectores de la fibra al momento de hacer las mediciones. En la medición de IL, esta debe ser de manera bidireccional, debido a que la luz viaja en las dos direcciones. Para obtener una mayor precisión. De igual forma, la medición de ORL se debe realizar en los dos extremos del enlace. 29 3.2.2 Caracterización de red – Fase de puesta en servicio La fase de puesta en servicio (o activación), es necesario realizar nuevamente las mediciones de IL y ORL, con el fin de validar la integridad de la última milla. Ilustración 3.4 Puntos de prueba durante la fase de instalación (Puesta en servicio). [7] La fase de activación del servicio en FTTH es asociada con las conexiones a los hogares de cada abonado. Esta incluye iniciar la conectividad entre el FDP (“Fiber drop point”) y el ONT (“Optical network terminal”). Como las redes FTTH son del tipo punto a múltiples puntos, es obligatorio, y de suma importancia realizar las medidas de todas las señales ópticas GPON (Downstream 1550/1490nm y de upstream 1310nm) para cada cliente, con el fin de eliminar el problema de la pérdida de potencia en los enlaces durante la activación del servicio. Esto para implementar la gestión adecuada de fibra con el objetivo de reducir los problemas generados por las pérdidas de empalmes, conectores, micro-curvaturas y, los siempre existentes, errores humanos. 3.2.2.1 Pruebas de potencia en GPON Las pruebas de potencia realizadas de manera errónea a menudo conducen a discrepancias entre valores medidos y las especificaciones que entregan los fabricantes. Por tanto, es fundamental que los medidores de potencia posean una buena precisión para fines de medición y documentación. 30 Ilustración 3.5 Medición de potencia en redes GPON. [7] Los requerimientos mínimos para los medidores de potencia en redes GPON deben ser los siguientes: 1. Capacidad de medir transmisiones tanto en Downstream (1550/1490nm) como en upstream (1310nm). 2. Capacidad de medir verdaderas señales de ráfaga de upstream (1310nm). 3. Habilidad de guardar los resultados y generar reportes coherentes con la base de datos del ODN (OTDR). 31 Ilustración 3.6 Señales de ráfaga en Upstream. [7] La revisión de los niveles de potencia ópticos en distintos lugares de la red, a lo largo de la ruta, ayuda a identificar problemas y/o componentes defectuosos antes de dar la activación de un servicio a un cliente. 3.2.2.2 Pruebas en FDP La prueba de medición de potencia en el drop terminal (punto 2;Ilustración 3.7) caracteriza la fibra de distribución y los drop terminal. Por lo general una bandeja de empalme está incluida en el drop terminal, y en esta se pueden causar microcurvaturas en el cable de fibra. Para realizar la medición, se conecta un medidor de potencia PON de doble puerto en el punto 2 (Ilustración 3.7) y ambos resultados se guardan en el medidor de potencia PON (medición con la ubicación de identificación del FDP (“Fiber Drop Point”)). 3.2.2.3 Pruebas en ONT La instalación de fibra en la “última milla”, en general, se realiza durante la fase de activación del servicio. El proceso abarca desde la gestión de la fibra, las obras civiles, empalmes, hasta, las pruebas y documentación general de entrega del servicio. Esto para garantizar un servicio confiable, la red y el cliente deben cumplir con las especificaciones de la ONT. En este punto es requerida una prueba de pass-through para caracterizar completamente todas las longitudes de onda a utilizar en la red GPON (upstream y downstream). Para esto se utiliza un medidor de potencia de GPON con doble puerto, se conecta en el punto 3 (Ilustración 3.7). Los resultados se guardan en el medidor de potencia (con la ubicación de ID del FDP). Si no se utiliza el modo pass- 32 through, solo las señales de downstream de la CO serán certificadas, perdiendo de esta manera las importantes señales de barrido de upstream. 3.2.2.4 Pruebas en el splitter FDH Como última prueba en la fase de activación de la red al cliente (FTTH), es necesario realizar la prueba en el punto donde se encuentra el splitter (punto 3; Ilustración 3.7), por si las pruebas anteriores (en los puntos 2 y 3; Ilustración 3.7) no tienen éxito. Esta simple evaluación da a los usuarios una certificación de que los componentes de la red que se encuentran en dirección a la CO están en óptimas condiciones. Ilustración 3.7 Prueba de activación usando un medidor de potencia para PON. [7] 3.2.3 Caracterización de red/enlace – Detección y resolución de problemas: Mediciones realizadas después de la puesta en marcha de la red. Se realizan procedimientos específicos para XPON. Cuando el servicio se encuentra activado en una red GPON, la telefonía, el internet de high-speed y las señales de video son enviadas desde el OLT, que se ubica en la CO, a múltiples terminales que son las ONTs (en cada residencia; estas pueden ser outdoor o indoor). Si una ONT se encuentre con una falla y esta no puede ser activada de manera remota en sincronización con una OLT, este cliente sufriría una pérdida de servicio. Para esto se llama un técnico a solucionar el problema y reiniciar el equipo. 3.2.3.1 Solución de problemas en el lugar El primer paso para solucionar el problema es inspeccionar y detectar el lugar de la falla, esta puede ser en cualquiera de los sectores indicados en la Ilustración 3.8, dependiendo del sector 33 en el que está esta falla son las repercusiones que puede traer. Si la falla está ubicada en la zona 5, es posible que todos los clientes dependientes de este splitter tengan el sistema con fallas, en cambio si la falla es detectada en la zona 6, esta falla será a la ONT de solo un cliente. Estas fallas pueden ser originadas por micro-curvaturas, o conectores en mal estado o con falta de limpieza. Ilustración 3.8 Zonas de fallas típicas en una red FTTH. [2] 3.2.3.2 Problemas más típicos en una red FTTH 1. Las potencias ópticas en las ONT son menores a la mínima en las especificaciones. 2. Pérdida de señal (no hay potencia). 3. Incrementa el BER o la señal se degrada (por causa de potencia insuficiente). 4. Problemas de hardware con un componente activo (ONT o CO). 34 Construcción Puesta en servicio Mantención Ilustración 3.9 Pirámide de procesos de homologación. 3.3 Pruebas en el plano de servicios. Una vez realizadas las pruebas de medición destinadas a capa 1 (dominio óptico), es necesario realizar pruebas destinadas a nivel de servicios diferenciados, con el fin de verificar la QoS de la red a implementar. Como es posible ver en la siguiente figura, estas se dividen en pruebas que son realizadas de manera offline y online, con la intención de medir distintos parámetros entre los cuales se encuentran el throughput, PER (“Packet Error Rate”), delay, CIR (“Committed Information Rate”), EIR (“Excess Information Rate”) entre otros. Ilustración 3.10 Esquema de pruebas a nivel de servicios diferenciados. 35 QoS Para complementar la definición mencionada en el capítulo 2.4.9, QoS es la calidad con la que se brinda un determinado servicio, este parámetro afecta de manera directa en la QoE (“Quality of Experience”), que es la sensación que posee el cliente sobre el servicio entregado. 3.3.1 Pruebas Offline con la Aplicación de la RFC2544 La industria de las telecomunicaciones ha realizado esta metodología de pruebas para verificar los problemas de performance tanto en capa 2, como en capa 3. Fue creada por la organización IETF (“Internet Engineering Task Force”). Para las mediciones con la red sin funcionamiento, se realizan las pruebas mencionadas en la RFC2544, de la siguiente manera. 3.3.1.1 Throughput: Esta prueba permite a los proveedores brindar un valor, que ha demostrado ser útil en el mercado. Ya que incluso la pérdida de un solo frame en una secuencia de datos puede causar retrasos significativos en la espera de los protocolos de nivel superior, por esto es de gran utilidad conocer la velocidad de transferencia de datos máxima real que el dispositivo puede soportar. Las mediciones deben realizarse a través de una variedad de tamaños de frame. Si existe checksum en el frame recibido, también debe hacerse ese procesamiento. Ilustración 3.11 Medición del throughput. [2] Temas que afectan los resultados de prueba de throughput: 1. Single path vs. Aggregate 2. Carga 3. Prueba unidireccional vs. Bidireccional 4. Procesamiento de checksum requerido en algunos protocolos 5. Tamaño del paquete 36 Procedimiento de prueba del throughput: 1. Enviar un numero especifico de frames a una velocidad específica a través de la NUT (“Network Under Test”) y luego contar los frames que fueron transmitidos por la NUT. 2. Si el conteo de los frames que se envían es igual al número de los recibidos, la velocidad del envío se eleva y vuelva a ejecutar la prueba. 3. Si se reciben menos frames que los que se envían, la velocidad de envío se disminuye y vuelve a ejecutar la prueba. 4. El throughput es la tasa más alta a la cual los frames recibidos es igual a los enviados a través de la NUT, esto es el BW útil para el tráfico de usuarios si la medición se realiza en capa 2, en el caso de efectuar la medición en L3 es el BW útil incluyendo su Header. 3.3.1.2 Back to back (Burst) El valor de esta medición es el número de frames en una larga ráfaga de datos sobre la NUT, asegurando que no se pierda ningún frame. Ilustración 3.12 Medición de Back to back. [2] Procedimiento de prueba del back to back: 1. Se envía una ráfaga de frames con el mínimo de IFG (“Inter Frame Gap”) a la NUT y se cuenta el número de frames reenviados por la NUT. 2. Si el conteo de los frames enviados es igual al número de los recibidos, se aumenta la longitud de la ráfaga, y se realiza la prueba de nuevo. 3. Si el conteo de los frames enviados es menor a los recibidos, se disminuye la longitud de la ráfaga, y se realiza la prueba de nuevo. 4. El valor del back to back final es número de frames en la ráfaga más larga enviada a través de la NUT sin que se pierda ningún frame. 5. La duración de la prueba debe ser, como mínimo 2 segundos y debe ser repetida al menos con 50 repeticiones registradas. 37 3.3.1.3 PER (“Packet Error Rate”; Frame loss) Esta medición puede ser usada para reportar el performance de un equipo en la red y su estado de sobrecarga. Esto puede ser una información útil de como un dispositivo se comportaría bajo condiciones hostiles, por ejemplo, en una tormenta de broadcast. Ilustración 3.13 Medición de PER. [2] Procedimiento de prueba de PER: 1. Se envía un cierto número de paquetes a una tasa específica a través de la NUT y se cuentan los paquetes que son transmitidos por la NUT. 2. Los paquetes perdidos en una determinada tasa son calculados utilizado la siguiente ecuación: 𝑃𝑎𝑐𝑘𝑒𝑡 𝑙𝑜𝑠𝑠 = 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑜𝑠 − 𝑅𝑒𝑐𝑖𝑏𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑥100% 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑜𝑠 Ecuación 3.1 PER 3. Las mediciones deben ser obtenidas con diferentes tamaños de paquetes. 3.3.1.4 Latency Es el tiempo que toma una trama en volver al punto de partida. Una variabilidad en la latencia puede generar problemas, por ejemplo, en protocolos como VoIP, una variación de la latencia puede causar degradación de la calidad de la voz. 38 Ilustración 3.14 Medición de Round-trip latency. [2] Procedimiento de prueba de latency: 1. Determinar el throughput de la NUT para cada tamaño de frame. 2. Enviar una serie de frames de un tamaño particular a través de la NUT a una determinada tasa de throughput hacia un destino específico. 3. Enviar un frame con etiqueta después de 60 segundos y almacenar la marca de tiempo (a). Al recibir, también almacenar la marca de tiempo (b). 4. La latencia es la marca (b) menos la marca (a). o La prueba debe ser repetida, por lo menos, 20 veces con valores registrados, y especificar el promedio de estos. 3.3.1.5 Jitter de paquetes Si bien en la definición del estándar RFC2544 no está incluido el jitter de paquetes, es un parámetro fundamental en el ámbito de las mediciones. Esta medición es crítica por el hecho de que el jitter de paquetes afecta de manera directa en las fallas de los servicios que son en tiempo real. Por ejemplo, en las aplicaciones de video, la imagen comienza a estar con pixeles dañados y otros efectos de este tipo. Como es descrito en la prueba de latency, la latencia del frame varia con el tiempo, es esta variación entre paquetes lo que es llamado como Jitter de Paquetes. 39 Ilustración 3.15 Medición de Jitter de Paquetes. [8] 3.3.2 Pruebas en Servicio con la Aplicación de la ITU-T Y.1564 [9] Las pruebas con esta recomendación pueden utilizarse para evaluar que la configuración y el rendimiento se encuentren de manera adecuada en una red para prestar servicios basados en Ethernet. Esta metodología de pruebas fue creada para estandarizar la medición de servicios que son basados en Ethernet. Para las mediciones con la red en funcionamiento, se realizan pruebas de configuración y de prestación de servicios. 3.3.2.1 Pruebas de configuración de servicios Se van completando de modo secuencial cada uno de los flujos de prueba, brindando así una confirmación acerca de la ausencia de problemas en la configuración de la red. Cada proveedor de servicios puede entregar a su enlace los parámetros que desee en los flujos, de manera individual. También es posible configurar diferentes tipos de servicio para dar característica, como: 1. CIR: Coloreado o sin color, simple o por pasos. 2. EIR: Coloreado o sin color. 3. Traffic Policing: Coloreado o sin color. 4. CBS: Coloreado o sin color. 5. EBS: Coloreado o sin color con CIR = 0, Coloreado o sin color con CIR > 0. Las pruebas son finalizadas en solo segundos, con la virtud de monitorear y reportar lo siguiente: 1. IR (“Information rate”) 40 2. FLR (“Frame loss ratio”) 3. FTD (“Frame transfer Delay”) 4. FLRSAC (“FLR con referencia al SAC”) 3.3.2.2 Pruebas de prestación de servicios Una vez terminado el proceso anterior de configuración de servicios, se procede a aplicar estas pruebas, que consisten en aplicar una carga determinada a un tiempo que es requerido (15 min, 2 hr o 24 hr, basado en la ITU –T M2110) o dado por el usuario. Estas pruebas permiten determinar si otros servicios están siendo afectados por el que se está interviniendo y también medir estadísticas de AVAIL (“Disponibilidad”) y UN-AVAIL. La ventaja de utilizar este método de pruebas en comparación con el RFC2544 es que los resultados de IR, FTD, FDV, FLR y AVAIL pueden ser monitoreados de manera instantánea al realizar las mediciones, reduciendo de manera considerable los tiempos de prueba. 3.4 Resultados esperados Con esta serie de protocolos de homologación para las redes GPON/NG-PON se espera que en la red proyectada se mejoren factores de costo y ancho de banda, como es mencionado en la hipótesis de este documento. Se pretende mejorar en un 30% el TCO y en un 50% el Bandwidth de la red. Estos valores son referidos en función de la aplicación o no estos procesos asociados a los protocolos de homologación en una red durante su instalación, explotación y mantenimiento con una estrategia de mejora continua. Los costos asociados a OPEX que se pueden reducir, realizando estos procesos en función de los protocolos de homologación, son los derivados de: el incremento de las tareas de mantenimiento, el aumento en la revisión constante de puntos de falla y el tiempo involucrado en la solución de anomalías y fallas, que generan un alto costo, el cual puede ser atenuado y/o evitado. Considerando, de igual manera, el descontento de los consumidores que genera la fuga de estos. 3.5 Resumen capítulo Dentro de este capítulo son detallados los procedimientos de prueba a realizar en la red, subdividiendo las pruebas en categorías, por un lado las del dominio óptico y por el otro lado las que atacan el plano de servicio de datos, indicando como debe ser la ejecución en cada una de estas. 41 4 Capítulo 4: Aplicaciones de las redes ópticas de acceso 4.1 Introducción capítulo En este capítulo en el cual se realiza el dimensionamiento de la red bajo análisis, utilizando las tecnologías GPON y NG-PON de manera separada, aplicando overbooking parametrizado y empleando un factor de QoS, el cual modifica el efecto del overbooking dentro de esta red a los clientes. También se realiza el cálculo de enlace para el dimensionamiento de la extensión de cobertura de la red para luego realizar el desarrollo más relevante de esta investigación, asociado a los procesos de homologación para las redes de acceso GPON/NG-PON en diferentes etapas de implementación, explotación y mantenimiento. 4.2 Cálculo de enlace (Link Budget) Para el desarrollo del proceso de dimensionamiento son necesarios los respectivos cálculos de enlace para cada red, analizando la distancia posible de despliegue, y la cantidad de clientes que es posible incluir dentro de la red Es por eso que los datos entregados por el cálculo de enlace son relevantes al momento de dimensionar la red. Para comenzar con el cálculo de enlace, es preciso establecer dos escenarios (uno para cada tecnología), los cuales son: Ilustración 4.1 Escenario establecido para GPON. Ilustración 4.2 Escenario establecido para NG-PON. 42 Para ambos escenarios propuestos se definen los mismos parámetros de potencia, debido a la posibilidad que poseen estas tecnologías de aplicar la misma ODN, de OLT (potencia media = +1,5 dB y máxima potencia = +5 dB, por lo tanto para efectos de este cálculo se opta por utilizar el promedio de ambos valores), y sensibilidad de recepción de ONT (usualmente en el orden de -27 a -28 dB, sin embargo se elige la condición más desfavorable). [10] Los valores asignados a las atenuaciones por kilómetro de fibra óptica, conectores, empalmes y splitters son los utilizados de manera estándar. Potencias Potencia OLT dBm 3,25 Sensibilidad ONT dBm -27 Pérdidas de conectores Cantidad de conectores Atenuación por conector n° dB 6 0,3 Pérdidas por conectores dB 1,8 Pérdidas de empalmes Cantidad de empalmes Atenuación por empalme n° dB 2 0,1 Pérdidas por empalmes dB 0,2 Atenuación por Km dB/Km 0,3 Distancia Km 10 Pérdidas por distancia Km 3 dB dB dB dB dB 6,8 16 - dB 22,8 dB -25,55 Distancia GPON Pérdidas de splitter 1x4 1x8 1 x 16 1 x 32 1 x 64 Pérdida splitters Resultados Potencia OLT - pérdida total Tabla 4.1 Cálculo de enlace para red GPON. 43 Potencias Potencia OLT dBm 3,25 Sensibilidad ONT dBm -27 Pérdidas de conectores Cantidad de conectores Atenuación por conector n° dB 6 0,3 Pérdidas por conectores dB 1,8 Pérdidas de empalmes Cantidad de empalmes Atenuación por empalme n° dB 0 0,1 Pérdidas por empalmes dB 0 Atenuación por Km dB/Km 0,25 Distancia Km 4 Pérdidas por distancia Km 1 dB dB dB dB dB 10 16 - dB 26 dB -26,55 Distancia NG-PON Pérdidas de splitter 1x4 1x8 1 x 16 1 x 32 1 x 64 Pérdida total Resultados Potencia OLT - pérdida total Tabla 4.2 Cálculo de enlace para red NG-PON. Con estos cálculos de enlace, es posible determinar, en el caso de GPON que una distancia adecuada para la red son aproximadamente 10 Km con un Split de 1:128 clientes (combinación de splitters; splitter primario 1 x 4, y splitter secundario 1 x 32). En el caso de NG-PON, de la misma forma, es posible determinar que la máxima distancia (real) son 4 Km con un Split de 1:256 clientes (combinación de splitters; splitter primario 1 x 8, y splitter secundario 1 x 32). 44 Para ambos casos se agrega un margen de seguridad de 1 dB, por precaución en el diseño de la red. Los valores de atenuación de los splitter son los siguientes [10]: Parámetro Longitud de onda de operación [nm] Tipo de Splitter IL ("Insertion Loss") [dB] Especificación 1260 - 1650 1xn Típ. 1x2 3.6 Máx. 3.8 / 4 1x4 6.8 7.1 / 7.3 1x8 10 10.2 / 10.5 1 x 16 13 13.5 / 13.7 1 x 32 16 16.5 / 16.8 1 x 64 19.5 20.5 / 21 1x 128 23.5 24 / 24.5 Tabla 4.3 Atenuación de splitters [10] 4.3 Dimensionamiento de red Para el dimensionamiento es importante realizar la proyección de habitantes por comuna, en este caso la utilizada es Providencia. Para esta proyección se recurre al censo del año 2002 realizado por el INE (“Instituto Nacional de Estadística”). Para la proyección se establece un periodo de estudio de 11 años (2017 – 2027, considerando el primero como año 1). Cabe destacar que este periodo de 11 años es solo con el fin de realizar el estudio, debido a que se considera un tiempo adecuado para el desarrollo de la red. Al establecer el crecimiento poblacional, se utiliza una progresión geométrica, determinando la razón geométrica, para constituir los valores futuros. Para lograr determinar la razón geométrica, debe dividirse un término cualquiera en el término anterior: 𝑟= 𝑛𝑥 𝑛𝑥−1 Ecuación 4.1 Razón geométrica Con la razón geométrica determinada es posible realizar la proyección, con ayuda de la siguiente ecuación: 𝑛𝑥 = 𝑛1 ∗ 𝑟 𝑥−1 Ecuación 4.2 Progresión geométrica Teniendo lo anterior determinado es posible realizar la tabla de proyección de población, para continuar con el dimensionamiento. 45 250000 200000 150000 100000 50000 0 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 Población 150742 152268 153748 155166 164216 170413 176846 183650 190901 198568 206735 Ilustración 4.3 Población proyectada comuna de Providencia (2017 – 2027) El siguiente paso es definir la penetración de servicios fijos y la participación de mercado de las empresas. La penetración de servicios fijo es determinada considerando los porcentajes de suscriptores de TV pagada entregados en el cierre 2016 realizado por la SUBTEL [11], el cual es 53,8%. Por otra parte la participación de mercado es definida realizando el promedio simple de la participación de mercado existente entre las tres empresas con mayor porcentaje, las cuales son Movistar, VTR y Claro; para esto se consideran los últimos dos años (2015 y 2016). Movistar VTR Claro dic-15 37,9% 36,8% 12,0% dic-16 35,5% 37,5% 13,2% Tabla 4.4 Participación de mercado (2015-2016) [11] Determinando un promedio de 28,8 %, lo que significa que la proyección realizada ataca a este porcentaje de la población en el sector. Es necesario fijar un usuario equivalente en Mbps, para este procedimiento, según el estudio de los planes entregados por las cuatro principales compañías que entregan servicios a hogar (agregando GTD Manquehue a las tres mencionadas anteriormente, debido a que posee una red FTTH existente en Santiago), se crean tres planes estándares, considerando que el censo del año 2002 muestra que la mayoría de los hogares en Chile son conformados por 4 habitantes, estos planes son creados para 4 habitantes por hogar, quedando de la siguiente manera: 46 Planes L M S TV [Mbps] Telefonía [Mbps] Internet [Mbps] Total [Mbps] TV [Mbps] Telefonía [Mbps] Internet [Mbps] Total [Mbps] TV [Mbps] Telefonía [Mbps] Internet [Mbps] Total [Mbps] 72 0,256 150 222,256 48 0,064 80 128,064 24 0,064 30 54,064 Tabla 4.5 Conformación de planes estándares para proyección Es necesario destacar que los valores utilizados para la conformación de estos planes son los siguientes: Considerar TV HD [Mbps] 18 TV SD [Mbps] 6 Teléfono [Mbps] 0,064 Internet [Mbps] L 150 M 80 S 30 Tabla 4.6 Velocidades a considerar para los planes Con los planes conformados, es necesario utilizar una distribución heterogénea para los clientes según los planes que son contratados por estos, para ello se utiliza la siguiente distribución: % L 40,0% M S 50,0% 10,0% total 100,0% Tabla 4.7 Distribución de los clientes según los planes Con esto determinado, ya es posible establecer el valor del usuario equivalente del primer año, para luego proyectar su crecimiento. BW total en planes [Mbps] 158,3408 BW [Mbps] 39,5852 Tabla 4.8 Usuario equivalente La proyección del crecimiento del valor de usuario equivalente es establecida según las estadísticas entregadas por SUBTEL de aumento de suscriptores de TV pagada. Considerando 47 los años anteriores, se demuestra que el valor estándar de crecimiento es aproximadamente 3% por año, exceptuando los años anteriores en que se desarrollan los mundiales de fútbol, en los cuales el porcentaje de crecimiento está en un valor aproximado de 6,6% anual. [11] Para el factor de QoS y OVB: Una vez determinado el usuario equivalente, lo siguiente a proyectar son los factores de QoS y de OVB (“Overbooking” o “Sobreventa”), debido a que uno de los objetivos planteados en la hipótesis de esta tesis es implementar QoS, el factor de QoS comienza en el valor de 1 aumentando en un valor de 0,1 por cada 3 años, para de esta manera contrarrestar el factor de overbooking y en cada periodo entregar una mejor red a los clientes para aumentar la QoE en términos de ancho de banda y disminuir el Churn Rate (“Fuga de Clientes”). Por otra parte el factor de overbooking comienza en un valor propuesto de 1:20. Con estos detalles ya es posible establecer el ancho de banda requerido por los usuarios dentro de la proyección determinada hasta el año 2027. Año Población Población Objetivo Superficie [Km^2] 2017 2018 2019 2020 150.742 152.268 153.748 155.166 23.370 14,34 23.607 14,34 23.836 14,34 24.056 14,34 Densidad [hab/Km^2] BW [Mb/s] Penetración Fijo Participación Mercado Factor de QoS Factor de OVB 1.630 39,5852 53,8% 28,8% 1 0,0500 Mb/s Requerido por Usuarios 925.109 962.509 1.001.020 1.040.560 46.255 48.125 50.051 62.434 Mb/s Requerido con OVB y QoS 1.646 1.662 1.678 40,772756 41,9959387 43,2558168 53,8% 53,8% 53,8% 28,8% 28,8% 28,8% 1 1 1,2 0,0500 0,0500 0,0600 Tabla 4.9 Dimensionamiento (2017 - 2020) 48 Año 2021 Población Población Objetivo Superficie [Km^2] Densidad [hab/Km^2] BW [Mb/s] Penetración Fijo Participación Mercado Factor de QoS Factor de OVB 2022 2023 2024 164.216 170.413 176.846 183.650 25.459 14,34 26.420 14,34 27.417 14,34 28.472 14,34 1.775 1.842 1.912 1.985 46,1107008 47,4940218 48,9188424 50,3864077 53,8% 53,8% 53,8% 53,8% 28,8% 28,8% 28,8% 28,8% 1,2 1,2 1,3 1,3 0,0600 0,0600 0,0650 0,0650 Mb/s Requerido por Usuarios 1.173.933 1.254.780 1.341.212 1.434.598 70.436 75.287 87.179 93.249 Mb/s Requerido con OVB y QoS Tabla 4.10 Dimensionamiento (2021 - 2024) Año Población Población Objetivo Superficie [Km^2] Densidad [hab/Km^2] BW [Mb/s] Penetración Fijo Participación Mercado Factor de QoS Factor de OVB Mb/s Requerido por Usuarios Mb/s Requerido con OVB y QoS 2025 2026 2027 190.901 198.568 206.735 29.596 14,34 30.785 14,34 32.051 14,34 2.064 2.147 53,7119106 55,3232679 53,8% 53,8% 28,8% 28,8% 1,3 1,4 0,0650 0,0700 2.235 56,982966 53,8% 28,8% 1,4 0,0700 1.589.662 1.703.112 1.826.354 103.328 119.218 127.845 Tabla 4.11 Dimensionamiento (2025 - 2027) 4.4 Diseño de red Para determinar la cantidad de OLT’s desplegadas por la comuna, es utilizada la población objetivo establecida en el capítulo anterior. Para las dos tecnologías se determinan tres valores, los que se refieren a la cantidad de OLT’s desplegadas, el primero sin determinar los factores de QoS ni OVB, el segundo considerando el factor de OVB pero no el de QoS, y finalmente el tercero considera los dos factores. 49 1. En el caso de GPON, la población objetivo es distribuida en OLT’s que disponen de 128 clientes como máximo, es por este motivo que la población objetivo es dividida por esta cantidad. 2. En el caso de NG-PON sucede lo mismo pero con una separación de 256 clientes por cada OLT. Definiendo lo siguiente para la tecnología GPON: Año 2017 2018 2019 2020 Cantidad de OLT sin OVB GPON 182,58 184,43 186,22 187,94 Cantidad de OLT con OVB GPON Cantidad de OLT con OVB (sin QoS) GPON 10,00 10,00 10,00 12,00 10,00 10,00 10,00 10,00 Tabla 4.12 Cantidad de OLT’s GPON (2017 - 2020) Año 2021 2022 2023 2024 Cantidad de OLT sin OVB GPON 198,90 206,40 214,20 222,44 Cantidad de OLT con OVB GPON Cantidad de OLT con OVB (sin QoS) GPON 12,00 13,00 14,00 15,00 10,00 11,00 11,00 12,00 Tabla 4.13 Cantidad de OLT’s GPON (2021 - 2024) Año 2025 2026 2027 Cantidad de OLT sin OVB GPON 231,22 240,51 250,40 Cantidad de OLT con OVB GPON Cantidad de OLT con OVB (sin QoS) GPON 16,00 17,00 18,00 12,00 13,00 13,00 Tabla 4.14 Cantidad de OLT’s GPON (2025 - 2027) Para la tecnología NG-PON: Año 2017 2018 2019 2020 Cantidad de OLT sin OVB NG-PON 91,29 92,21 93,11 93,97 Cantidad de OLT con OVB NG-PON Cantidad de OLT con OVB (sin QoS) NG-PON 5,00 5,00 5,00 6,00 5,00 5,00 5,00 5,00 Tabla 4.15 Cantidad de OLT’s NG-PON (2017 - 2020) 50 Año 2021 2022 2023 2024 Cantidad de OLT sin OVB NG-PON 99,45 103,20 107,10 111,22 Cantidad de OLT con OVB NG-PON Cantidad de OLT con OVB (sin QoS) NG-PON 6,00 7,00 7,00 8,00 5,00 6,00 6,00 6,00 Tabla 4.16 Cantidad de OLT’s NG-PON (2021 - 2024) Año 2025 2026 2027 Cantidad de OLT sin OVB NG-PON 115,61 120,25 125,20 Cantidad de OLT con OVB NG-PON Cantidad de OLT con OVB (sin QoS) NG-PON 8,00 9,00 9,00 6,00 7,00 7,00 Tabla 4.17 Cantidad de OLT’s NG-PON (2015 - 2027) Estableciendo, para ambos casos, las fases del proyecto separadas por periodos donde el crecimiento de la red necesita la ampliación de 2 OLT’s, es por esto que la red GPON posee 5 etapas y la red NG-PON 3 fases, ordenado de la siguiente manera: Etapa 1 2 3 4 5 GPON Periodo 2017 - 2019 2020 - 2021 2022 - 2023 2024 - 2025 2026 - 2027 Años 3 2 2 2 2 OLT's 10 12 14 16 18 Tabla 4.18 Fases del proyecto (GPON) Etapa 1 2 3 NG-PON Periodo Años 2017 - 2019 3 2020 - 2023 4 2024 - 2027 4 OLT's 5 7 9 Tabla 4.19 Fases del proyecto (NG-PON) Del análisis de resultados en las tablas anteriores (cantidad de OLT’s, para cada tecnología) es posible obtener los siguientes gráficos: 51 OLTs GPON Cantidad de OLT con OVB GPON 10 10 1 12 10 10 2 3 4 Cantidad de OLT con OVB (sin QoS) GPON 13 11 12 10 5 6 16 15 14 12 11 7 13 12 8 9 18 17 13 10 11 9 9 7 7 Ilustración 4.4 Gráfico de OLT’s proyectadas en GPON OLTs NG-PON Cantidad de OLT con OVB NG-PON Cantidad de OLT con OVB (sin QoS) NG-PON 5 1 5 2 6 5 5 3 4 7 6 6 5 5 6 7 6 7 8 8 6 6 8 9 10 11 Ilustración 4.5 Gráfico de OLT’s proyectadas en NG-PON 4.5 Proceso de homologación para redes de acceso GPON/NG-PON En el estudio de este documento se plantean las fases de vida de la red, asignando pruebas y el método de realización de ellas, según lo investigado se asigna un porcentaje de reducción de fallas para cada una de las pruebas a realizar, por lo tanto, se presenta el proceso de homologación para redes de acceso GPON y NG-PON generado. 52 Reducción de Porcentaje de Fallas Final de la Fallas Fase Fase Calificación Fases Pruebas de Falla Inspección de Conectores Construcción Labeling 4% Errores Humanos 12% Otros 4% Atenuaciones F.O. 24% Atenuaciones F.O. 30% 44% 56% 50% 50% 20% 80% Insertion Loss Optical Return Loss Insertion Loss Puesta en servicio Optical Return Loss Caracterización de Enlace Potencia Hardware 5% Datos (offline: RFC2544) Errores Humanos 15% Potencia Hardware 5% Errores Humanos 15% Mantención Datos (online: ITUT Y.1564) Tabla 4.20 Proceso de homologación planteado para redes GPON/NG-PON Para asignar un porcentaje a cada prueba, asociada a una fase, es necesario determinar cuáles son los factores por los que estas pruebas adquieren una mayor importancia, es por eso que para los criterios de aplicación de porcentajes son considerados los siguientes puntos, como variables donde se encuentran la mayoría de las fallas, siento estos la explicación del por qué se les asocia el valor de las estas. Para detallar cada clasificación de las fallas aplicadas, se procede a explicar cada uno de estos puntos. a) Problemas de Energía. Fallas asociadas a los problemas energéticos en los sitios, como por ejemplo, las bajas de voltaje o cortes de suministro eléctrico. Este tipo de problema no se encuentra dentro de los alcances de la investigación, por lo tanto, no aplica dentro del proceso de homologación realizado. 53 b) Atenuaciones de Fibra óptica. Atenuaciones por micro o macro curvaturas, empalmes en mal estado, fracturas de fibra, entre otros. Este parámetro es uno de los más importantes dentro de este análisis, debido a que es el que más impacta al proceso de homologación. En este punto es necesario destacar que gran parte de la fibra óptica se encuentra fuera de las dependencias del ISP, en planta externa, por lo tanto su integridad no está asegurada. c) Errores Humanos. Conexiones de conectores con mal acabado, conectores con falta de limpieza, documentación incorrecta, entre otros. d) Problemas de Software. Errores dentro de los equipos que generan incongruencias de configuración, provocando fallas en la red. e) Problemas de Labeling. Falta de organización en el etiquetado de jumpers o no existencia de estos, provocando perdida de seguimiento de servicios y desorganización en la red. Solucionar un problema de seguimiento de una fibra óptica en un sitio genera una pérdida de, aproximadamente, 4 horas que pueden ser consideradas en los costos ocultos de la red. f) Problemas de Hardware. Equipos que presentan fallas dentro de la red, provocando errores y pérdidas de servicio. g) Otros. Sin embargo, el porcentaje de fallas que de manera más efectiva puede ser reducido es, para efectos de este cálculo, un 80% de lo mencionado, quedando como lo muestra la siguiente tabla. Calificación de Falla Problemas de Energía Atenuaciones de Fibra Óptica Errores Humanos Problemas de Software Problemas de Labeling Problemas de Hardware Otros Problemas Porcentaje Porcentaje de Reducción 30% 24% 30% 24% 15% 12% 10% 8% 5% 4% 5% 4% 5% 4% 100% 80% Tabla 4.21 Porcentaje de fallas asignados al tipo de falla 54 Es por este motivo de que siempre existen fallas, en cada uno de los puntos señalados, que no pueden ser evitadas, por ejemplo un corte de fibra en planta externa. 4.6 Documentación Para la ejecución del proceso de homologación es necesario que en cada prueba realizada a la red se efectúe la documentación pertinente de esta, entregando detalles como por ejemplo, nombre de la empresa, encargado de la prueba, fecha (año, mes, día, hora), nombre de la prueba que se realiza, equipos con los cuales se realiza la prueba, equipo al cual se realiza la prueba, espacio geográfico, entre otros. Lo anterior mencionado es con el fin de mantener un proceso duradero y correcto, evaluando constantemente el estado de la red, lo que reduce futuros problemas o fallas, por lo tanto disminuye la cantidad de mantenciones necesarias de la red, disminuyendo los costos en el OPEX. 4.7 Resumen capítulo En este capítulo son analizados parámetros, para cada tecnología, la explicación de cómo se realiza el dimensionamiento de red, la cantidad de OLT’s que son necesarias por comunas y como objetivo principal del capítulo es diseñado el proceso de homologación para redes de acceso GPON/NG-PON. 55 5 Capítulo 5: Análisis 5.1 Introducción capítulo Este capítulo tiene el propósito de analizar las arquitecturas fundamentales existentes en las redes GPON/NG-PON para determinar el despliegue que es permitido lograr con estas redes. Por otra parte, se estiman los valores de CAPEX y OPEX de implementar y mantener estas redes, finalmente se efectúa un análisis comparativo entre las dos tecnologías antes mencionadas (este análisis es desarrollado en forma de tabla), detallando, por ejemplo, velocidades utilizadas, recomendaciones por las cuales se rigen, la cantidad de clientes máximos, entre otros. 5.2 Arquitecturas fundamentales La principal arquitectura a mencionar en este documento es la de punto a multipunto, debido a que es la arquitectura base para las redes GPON y NG-PON, en la cual el principio de funcionamiento es la transmisión de datos desde un único punto, usualmente el carrier, o empresa que presta los servicios, a múltiples clientes. En este caso, para GPON/NG-PON el único punto donde la empresa de telecomunicaciones brinda los servicios es en la OLT, en el cual concentra los servicios y los distribuye a través de un cable de fibra (Feeder o alimentador) hasta un splitter primario, donde comienza la distribución hacia los clientes, separando el tráfico en múltiples salidas , pudiendo existir un splitter secundario para obtener un mayor número de clientes, y de manera final se llega a las múltiples ONT´s en los lugares finales de los clientes. Esta arquitectura muestra como es la transmisión de datos dentro de una topología de red diseñada con las tecnologías anteriormente mencionadas. Ilustración 5.1 Arquitecturas de NG-PON (a). [5] 56 Ilustración 5.2 Arquitecturas de NG-PON (b). [5] Ilustración 5.3 Arquitecturas de NG-PON (c). [5] 5.3 Análisis de ancho de banda Para analizar el ancho de banda entregado por cada tecnología, se utilizan los valores establecidos en el capítulo de diseño de red, según la cantidad de OLT’s necesarias para cada tecnología, con la obtención de estos valores y asignando la máxima velocidad de upstream para 57 cada OLT (2,4 [Gbps] en GPON vs 10 [Gbps] en NG-PON), es posible determinar el BW (real) en Mbps para cada usuario. Es necesario destacar que este análisis es realizado en el escenario de 11 años de explotación de la red (Hasta el año 2027). La siguiente tabla muestra el análisis realizado para ambas tecnologías. Tecnología BW Cantidad de OLT’s final n° Clientes BW por cliente GPON [Mbps] 2400 18 128 18,75 NG-PON 10000 9 256 39,0625 [Mbps] Porcentaje de mejora de NG-PON vs. GPON 52,0% Tabla 5.1 Análisis de BW real por cliente Obteniendo como resultado de este análisis, que NG-PON mejora en un 52% el ancho de banda (real) a clientes, con respecto de lo entregado por GPON. 5.4 Analizar TCO de las redes Para analizar el TCO es necesario determinar, en porcentajes, las reducciones de cada uno de los parámetros que afectan este análisis, es decir, en CAPEX, OPEX y Shadow Cost, esto con la finalidad de obtener valores de cada red. Es necesario recalcar que el valor del Dólar utilizado es 660 USD $. Es por este motivo que se procede a determinar estos valores a continuación: 5.4.1 Comparación de CAPEX en redes de acceso GPON vs. NG-PON Para realizar un costo estimativo de las redes, ya sea utilizando GPON o NG-PON, se utilizarán los siguientes costos asociados al equipamiento, la fibra óptica, los splitters, entre otros. Splitter Armario Splitter ONT OLT F.O. Materiales Instalación 1x4 $ 300 1x8 $ 350 500 usuarios $ GPON NG-PON GPON NG-PON Aérea 80% Soterrada 20% $ $ $ $ $ $ 5% de Equipos 7% de Equipos $ 1x32 400 5.000 300 600 15.000 20.000 15.000 25.000 Tabla 5.2 Costos aproximados de variables de la red (en USD$) 58 Con estos valores es posible determinar una red objetivo, de 1000 clientes, con el fin de obtener un valor por cliente para proyectar a la red diseñada, en cada tecnología, usando las topologías planteadas en el capítulo Cap.4.2, para obtener lo siguiente: GPON Clientes Cantidad de OLT 1000 7,8125 1x4 $ 300 Splitter 1x32 $ 400 Total $ 5.600 Armarios 2 $ 10.000 ONT 1000 $ 300.000 OLT 8 $ 120.000 Aérea [Km] 4 $ 60.000 F.O. Soterrada [Km] 1 $ 25.000 Materiales 5% de equipos $ 21.815 Instalación 7% de equipos $ 30.541 Valor Total $ 573.656 Tabla 5.3 Valor de red GPON con 1000 clientes (en USD$) NG-PON Clientes Cantidad de OLT Splitter Armarios ONT OLT F.O. Materiales Instalación 1000 3,90625 1x8 $ 1x32 $ Total $ 2 $ 1000 $ 4 $ Aérea [Km] 3,2 $ Soterrada [Km] 0,8 $ 5% de equipos 7% de equipos Valor Total 350 400 3.000 10.000 600.000 80.000 48.000 20.000 $ $ 21.815 30.541 $ 814.106 Tabla 5.4 Valor de red NG-PON con 1000 clientes (en USD$) Con los valores establecidos para una red, ya sea con GPON o NG-PON, es necesario plasmar la erosión de los precios asociados a los equipos de la red (la depreciación), y proyectar estos valores a los 11 años de duración de vida del proyecto. Para realizar este proceso, es considerada una depreciación mayor en el caso de GPON, debido a poseer una mayor antigüedad, el valor asociado a GPON es una depreciación de 30% por cada 59 3 años, lo que se traduce en un 10% anual. En el caso de NG-PON se considera un 20% cada 3 años, es decir, un 6,67% por año. Depreciación Periodo 2017 - 2019 2020 - 2022 2023 - 2025 2026 - 2027 Porcentaje valor 100% 70% 40% 20% Por 1000 Clientes $ $ $ $ Por Cada Cliente 573.656 401.559 229.462 114.731 30% Cada 3 Años $ $ $ $ 573,656 401,559 229,462 114,731 Tabla 5.5 Depreciación GPON (en USD$) Depreciación Periodo 2017 - 2019 2020 - 2022 2023 - 2025 2026 - 2027 Porcentaje valor 100% 80% 60% 40% Por 1000 Clientes $ $ $ $ 814.106 651.285 390.771 156.308 20% Cada 2 Años Por Cada Cliente $ $ $ $ 814,106 651,285 390,771 156,308 Tabla 5.6 Depreciación NG-PON (en USD$) Con estos valores fijados, es necesario determinar el porcentaje de crecimiento de la red, para obtener el CAPEX de esta. Para la red GPON se considera un inicio con el 56% de desarrollo, es decir con 10 OLT´s, para aumentar progresivamente, en cada fase un 11% aproximado. Para la red NG-PON, al igual que la anterior, es considerado un inicio del 56% (5 OLT´s), pero en este caso son menos fases, por lo tanto el crecimiento es del 22% en cada fase. Año Población Objetivo Valor por Año Se diseña para Costo por Etapas 2017 23.370 $4.557.888 2018 23.607 $4.557.888 23.836 $13.673.664 2019 23.836 $4.557.888 Tabla 5.7 Análisis CAPEX etapa 1 GPON (USD $) Año Población Objetivo Valor por Año Se diseña para Costo por Etapas 2020 24.056 $325.865 2021 25.459 $325.865 1.623 $ 651.730,582 Tabla 5.8 Análisis CAPEX etapa 2 GPON (USD $) 60 Año Población Objetivo Valor por Año Se diseña para Costo por Etapas 2022 26.420 $393.126 2023 27.417 $393.126 1.958 $ 786.252,914 Tabla 5.9 Análisis CAPEX etapa 3 GPON (USD $) Año Población Objetivo Valor por Año Se diseña para Costo por Etapas 2024 28.472 $249.999 2025 29.596 $249.999 2.179 $ 499.998,570 Tabla 5.10 Análisis CAPEX etapa 4 GPON (USD $) Año Población Objetivo Valor por Año Se diseña para Costo por Etapas 2026 30.785 $140.833 2027 32.051 $140.833 2.455 $ 281.665,096 Tabla 5.11 Análisis CAPEX etapa 5 GPON (USD $) Año Población Objetivo Valor por Año Se diseña para Costo por Etapas 2017 23.370 $6.468.344 2018 23.607 $6.468.344 23.836 $ 2019 23.836 $6.468.344 19.405.031 Tabla 5.12 Análisis CAPEX etapa 1 NG-PON (USD $) Año Población Objetivo Valor por Año Se diseña para Costo por Etapas 2020 24.056 $583.063 2021 2022 25.459 26.420 $583.063 $583.063 3.581 $ 2023 27.417 $583.063 2.332.251 Tabla 5.13 Análisis CAPEX etapa 2 NG-PON (USD $) Año Población Objetivo Valor por Año 2024 28.472 $452.708 Se diseña para Costo por Etapas 2025 29.596 $452.708 2026 30.785 $452.708 2027 32.051 $452.708 4.634 $ 1.810.832,258 Tabla 5.14 Análisis CAPEX etapa 3 NG-PON (USD $) 61 CAPEX GPON NG-PON Total $15.893.312 $23.548.114 Tabla 5.15 Análisis CAPEX final (USD $) 5.4.2 Reducción de costos aplicando proceso de homologación planteado (OPEX) Para este proceso es considerado necesario en la red objetivo un pool de 6 grupos aproximadamente, estando cada grupo conformado por 2 técnicos y 1 ingeniero, asignando un costo mensual por cada trabajador como se muestra en la siguiente tabla. Es necesario fundamentar que el valor mensual de los trabajadores es determinado en base a lo aproximado que ofrece en el mercado, realizando un promedio entre los valores mínimos y máximos, como lo indica la Tabla 5.16. Técnico Ingeniero Mínimo $ 750.000 $ 950.000 Máximo $ 1.200.000 $ 1.800.000 Tabla 5.16 Valores del mercado a trabajadores Conformación de Grupo de Trabajo Cargo Cantidad Valor Mensual Técnicos 2 $ 975.000 Ingenieros 1 $ 1.375.000 Total ($CLP) $ 2.350.000 Total (USD$) $ 3.561 Tabla 5.17 Conformación de grupos de trabajo Con estos valores es posible establecer el valor total mensual y anual asignado a los trabajadores, agregando el porcentaje de fallas en la red, considerando en el número de fallas totales (100%) 6 grupos, de esta manera si se reduce la cantidad de fallas, es posible reducir la cantidad de grupos para la implementación y mantención de la red. Cantidad de grupos Valor Mensual Valor Anual 6 $ 21.364 $ 256.364 5 $ 17.803 $ 213.636 4 $ 14.242 $ 170.909 3 $ 10.682 $ 128.182 $ 7.121 $ 85.455 2 Tabla 5.18 Valor mensual por porcentaje de fallas (en USD$) 62 Valor Anual de Grupos en USD$ 2 3 4 5 6 $- $50.000 $100.000 $150.000 $200.000 $250.000 $300.000 Ilustración 5.4 Valor anual de grupos en USD$ Para la realización del análisis, cada año es subdividido en trimestres, con el fin de estudiar la reducción de fallas para luego observar el impacto en costo que tiene el proceso de homologación formulado con anterioridad, se obtiene lo siguiente para cada tecnología: Año Trimestre 2017 1 2 3 4 1 2018 2 2019 3 4 1 2 3 4 1 2 2020 3 4 Fase Construcción Construcción Construcción Construcción Puesta en Marcha Puesta en Marcha Mantención Mantención Mantención Mantención Mantención Mantención Construcción Construcción Puesta en Marcha Mantención GPON Grupo Por Fase 4 4 4 4 Grupos necesarios Costo 4 $ 170.909 4 4 $ 170.909 3 3 3 3 3 3 4 4 3 $ 128.182 4 $ 170.909 4 4 3 Tabla 5.19 Análisis de costos GPON (2017 - 2020) (en USD$) 63 GPON Año Trimestre 2021 2022 2023 2024 Fase Fallas 1 Mantención 3 2 Mantención 3 3 Mantención 3 4 Mantención 3 1 4 3 Construcción Puesta en Marcha Mantención 4 Mantención 3 1 Mantención 3 2 Mantención 3 3 Mantención 3 4 Mantención 3 1 Construcción Puesta en Marcha Mantención 4 Mantención 3 2 2 3 4 4 Grupos necesarios Costo 3 $ 128.182 4 $ 170.909 3 $ 128.182 4 $ 170.909 3 4 3 Tabla 5.20 Análisis de costos GPON (2021 - 2024) (en USD$) GPON Año Trimestre 2025 2026 2027 Fase Fallas 1 Mantención 3 2 Mantención 3 3 Mantención 3 4 Mantención 3 1 4 3 Construcción Puesta en Marcha Mantención 4 Mantención 3 1 Mantención 3 2 Mantención 3 3 Mantención 3 4 Mantención 3 2 4 Grupos necesarios Costo 3 $ 128.182 4 $ 170.909 3 $ 128.182 3 Tabla 5.21 Análisis de costos GPON (2025 - 2027) (en USD$) 64 NG-PON Año Trimestre 2017 2018 2019 2020 Fase Fallas 1 Construcción 4 2 4 4 Construcción Puesta en Marcha Mantención 1 Mantención 3 2 Mantención 3 3 4 Mantención Mantención 3 3 1 Mantención 3 2 Mantención 3 3 4 Mantención Mantención 3 3 1 4 3 Construcción Puesta en Marcha Mantención 4 Mantención 3 3 2 4 Grupos necesarios Costo 4 $ 170.909 3 $ 128.182 3 $ 128.182 4 $ 170.909 3 4 3 Tabla 5.22 Análisis de costos NG-PON (2017 - 2020) (en USD$) 65 NG-PON Año Trimestre 2021 2022 2023 2024 Fase Fallas 1 Mantención 3 2 Mantención 3 3 Mantención 3 4 Mantención 3 1 Mantención 3 2 Mantención 3 3 Mantención 3 4 Mantención 3 1 Mantención 3 2 Mantención 3 3 Mantención 3 4 Mantención 3 1 4 3 Construcción Puesta en Marcha Mantención 4 Mantención 3 2 4 Grupos necesarios Costo 3 $ 128.182 3 $ 128.182 3 $ 128.182 4 $ 170.909 3 Tabla 5.23 Análisis de costos NG-PON (2021 – 2024) (en USD$) NG-PON Año Trimestre 2025 2026 2027 Fase Fallas 1 Mantención 3 2 Mantención 3 3 Mantención 3 4 Mantención 3 1 Mantención 3 2 Mantención 3 3 Mantención 3 4 Mantención 3 1 Mantención 3 2 Mantención 3 3 Mantención 3 4 Mantención 3 Grupos necesarios Costo 3 $ 128.182 3 $ 128.182 3 $ 128.182 Tabla 5.24 Análisis de costos NG-PON (2025 - 2027) (en USD$) 66 Finalmente, con este análisis es posible observar la reducción en el costo anual asociado a la red con cada tecnología aplicada, es por eso que para analizar el OPEX se desarrolla la siguiente tabla. GPON NG-PON Valor Sin Proceso Valor Con Proceso $ 3.076.364 $ 3.076.364 $ 1.666.364 $ 1.538.182 Valor Ahorro Porcentaje Ahorro $ 1.410.000 $ 1.538.182 45,83% 50,00% Tabla 5.25 Análisis del OPEX en USD $ 5.4.3 Shadow Cost (“Costos Ocultos”) Con el fin de completar aún más este análisis es necesario verificar los costos ocultos, por lo tanto, uno de los factores a analizar dentro de los Shadow Cost es el costo por fallas, considerando que en una red NG-PON son menores las fallas en comparación con GPON, debido a que los puntos de fallas son menores al tener menos equipos para la misma cantidad de personas. Sin embargo, cada falla que sucede utilizando la tecnología NG-PON afecta a más clientes, por el mismo motivo antes planteado, menos puntos de falla. Considerando un escenario hipotético donde ocurren 4 fallas al año para la red GPON y 2 fallas al año para la tecnología NG-PON, esto es planteado por el motivo que la red diseñada posee el 50% menos de OLT’s en la red NG-PON, por lo tanto los puntos de falla disminuyen a la mitad. En la capacidad de clientes afectados, se establece una falla que afecta a 1.000 usuarios en la red GPON y 1.500 usuarios en la red NG-PON, considerando que un usuario promedio posee un plan aproximado de $ 50.000. 67 GPON NG-PON Fallas Anuales Tiempo [hr] Valor Hora Técnico Cantidad de Técnicos $ Valor por Técnicos $ 46.429 $ 8.185 Valor Hora Ingeniero Cantidad de Ingenieros Valor por Ingenieros Valor (aprox.) Hora cliente 6 4 2 1 $ 32.738 $ 69 Cantidad de clientes afectados Costo por Falla Costo Total Anual en $CLP Costo Total Anual en USD$ Costo Total (11 años) en USD$ 5.804 1.000 $ 148.611 $ 891.667 $ 1.351 $ 14.861 Fallas Anuales Tiempo [hr] Valor Hora Técnico Cantidad de Técnicos Valor por Técnicos Valor Hora Ingeniero Cantidad de Ingenieros Valor por Ingenieros Valor (aprox.) Hora cliente Cantidad de clientes afectados Costo por Falla Costo Total Anual en $CLP Costo Total Anual en USD$ Costo Total (11 años) en USD$ 3 4 $ 5.804 2 $ 46.429 $ 8.185 1 $ 32.738 $ 69 1.500 $ 183.333 $ 550.000 $ 833 $ 9.167 Tabla 5.26 Comparación de costos por reparación de fallas GPON vs. NG-PON Según los datos obtenidos, es posible declarar que las redes NG-PON poseen un 38% menos valor, en cuanto a fallas, que las redes GPON (de manera aproximada). Generando un apartado en este tema, con el fin de argumentar la reducción en el factor de overbooking, se propone un caso, similar al antes planteado con respecto a las fallas, evaluando el costo de la fuga de clientes (considerando un 5% de la población objetivo de cada año). En este caso, también es considerado un valor de $ 50.000 como plan promedio. Teniendo en consideración este valor, se evalúa una fuga mensual, anual y total de clientes en comparación con el factor de overbooking utilizado. 68 Año Población Objetivo Año 2027 Porcentaje de Fuga de clientes Valor (aprox.) de Plan Mensual Cantidad de Clientes Valor de Pérdida Mensual Valor de Pérdida Anual en $ CLP Valor de Pérdida Anual en USD $ Valor red GPON en USD $ Valor red NG-PON en USD $ Factor OVB aprox. 2017 2018 2019 2020 23.370 23.607 23.836 24.056 5% 5% 5% 5% $ 50.000 1.169 $ 58.425.212 $ 701.102.549 $ 1.062.277 $ 4.557.888 $ 6.468.344 1/20 $ 50.000 1.180 $ 59.016.666 $ 708.199.991 $ 1.073.030 $ 4.557.888 $ 6.468.344 1/20 $ $ 50.000 50.000 1.192 1.203 $ $ 59.590.290 60.139.885 $ $ 715.083.485 721.678.618 $ $ 1.083.460 1.093.452 $ $ 4.557.888 325.865 $ $ 6.468.344 583.063 1/20 1/17 Tabla 5.27 Cálculo de fuga de clientes (2017 - 2020) Año Población Objetivo Año 2027 Porcentaje de Fuga de clientes Valor (aprox.) de Plan Mensual Cantidad de Clientes Valor de Pérdida Mensual Valor de Pérdida Anual en $ CLP Valor de Pérdida Anual en USD $ Valor red GPON en USD $ Valor red NG-PON en USD $ Factor OVB aprox. 2021 2022 2023 2024 25.459 26.420 27.417 28.472 5% $ 50.000 1.273 $ 63.647.522 $ 763.770.258 $ 1.157.228 $ 325.865 $ 583.063 1/17 5% $ 50.000 1.321 $ 66.049.381 $ 792.592.567 $ 1.200.898 $ 393.126 $ 583.063 1/17 5% 5% $ $ 50.000 50.000 1.371 1.424 $ $ 68.542.710 71.179.832 $ $ 822.512.514 854.157.987 $ $ 1.246.231 1.294.179 $ $ 393.126 249.999 $ $ 583.063 452.708 1/16 1/16 Tabla 5.28 Cálculo de fuga de clientes (2021 - 2024) 69 Año Población Objetivo Año 2027 Porcentaje de Fuga de clientes Valor (aprox.) de Plan Mensual Cantidad de Clientes Valor de Pérdida Mensual Valor de Pérdida Anual en $ CLP Valor de Pérdida Anual en USD $ Valor red GPON en USD $ Valor red NG-PON en USD $ Factor OVB aprox. 2025 29.596 5% $ 50.000 1.480 $ 73.990.205 $ 887.882.460 $ 1.345.276 $ 249.999 $ 452.708 1/16 2026 30.785 5% $ 50.000 1.539 $ 76.961.813 $ 923.541.754 $ 1.399.306 $ 140.833 $ 452.708 1/15 2027 32.051 5% $ 50.000 1.603 $ 80.127.213 $ 961.526.552 $ 1.456.858 $ 140.833 $ 452.708 1/15 Tabla 5.29 Cálculo de fuga de clientes (2025 - 2027) 5.4.4 Resumen TCO Para resumir el análisis se realizan las siguientes tablas, con la unión de los tres parámetros que se analizan dentro del TCO para cada tecnología, indicando los porcentajes en que se ataca el OPEX (al aplicar el proceso planteado) y cuál es el impacto que posee este en el costo total de la red. GPON Shadow Cost TOTAL con Proceso TOTAL sin Proceso CAPEX $ 15.893.312 $ 15.893.312 OPEX $ 1.666.364 $ 3.076.364 $ 14.861 $ 14.861 $ 17.574.536 $ 18.984.536 Reparación de fallas TCO Ahorro 45,833% 7,427% Tabla 5.30 Resumen TCO en GPON (en USD $) 70 CAPEX NG-PON OPEX Shadow Reparación Cost de fallas TCO TOTAL con Proceso $ 23.548.114 $ 1.538.182 $ 9.167 $ 25.095.462 TOTAL sin Proceso $ 23.548.114 $ 3.076.364 $ 9.167 $ 26.633.644 Ahorro 50,000% 5,775% Tabla 5.31 Resumen TCO en NG-PON (en USD $) CAPEX GPON NG.PON OPEX $ 15.893.312 $ 23.548.114 $ 1.666.364 $ 1.538.182 Shadow Cost $ 14.861 $ 9.167 Total $ 17.574.536 $ 25.095.462 Tabla 5.32 Comparación TCO GPON vs. NG-PON (en USD $) 5.5 Análisis comparativo de tecnologías Con el fin de contrarrestar las tecnologías estudiadas (GPON/NG-PON) se genera un análisis comparativo de estas, con parámetros como las velocidades (upstream y downstream), tasa máxima de delay que poseen, conjunto de recomendaciones generadas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (“ITU”), entre otros. Estos parámetros son obtenidos de las recomendaciones de cada tecnología donde sugieren los estándares para cada una de ellas. 71 Parámetros. GPON. NG-PON Rec. ITU. G.984.x. G.987.x. Velocidad de 1.2 Gbit/s 2.4 Gbit/s 2.5 Gbit/s 10 Gbit/s Upstream Velocidad de 2.4 Gbit/s 10 Gbit/s 1.5 ms 1.5 ms TDMA/TDM TDMA/TDM Downstream . Tasa máxima de delay Método de multiplexaje. Split ratio. 1:64 Distancia 1:128 1:32 1:256 60 Km 100 Km lógica Distancia 10 Km 20 Km 10 Km 20 Km física Corrección Forward Error Correction Forward Error Correction Advanced Encryption Standard Advanced Encryption de errores. Seguridad. Standard Tabla 5.33 Análisis comparativo entre GPON Y NG-PON [5] [6] [12] Al analizar la tabla anterior, es posible notar, que las diferencias fundamentales existen en la velocidad, tanto de upstream como de downstream, por otro lado también es fundamental destacar la cantidad de clientes, al cual le es posible brindar los servicios de triple play. 5.6 Resumen capítulo En este capítulo es posible observar el análisis comparativo entre las tecnologías GPON/NGPON, por otro lado se puede verificar el costo reducido al aplicar el proceso de homologación planteado, todo esto con el fin de contrarrestar la tecnologías GPON vs. NG-PON para concluir sobre el diseño de red de manera posterior. 72 6 Conclusiones i. Dentro de la selección de las pruebas mas importantes en este procedimiento se encuentran las pruebas ligadas con las atenuaciones de la fibra óptica, las cuales son Insertion Loss, Optical Return Loss y la caracterización de enlace. Esto es debido a su alto valor dentro de las pérdidas asociadas a no realizar estas. De igual manera, considerando el alto valor de las pérdidas, la importancia de las pruebas asociadas a errores humanos es de vital importancia, al tener en cuenta que las pruebas de inspección de conectores y de datos (Y.1564 y RCF2544) poseen cerca del 15% de la reducción de errores a futuro. ii. Al considerar los porcentajes asociados al proceso de homologación, es pertinente concluir que la implementación y realización de las pruebas de forma rigurosa, constante y durante todas las fases de explotación de la red permite una utilización correcta de la red, lo que reduce de manera considerable el OPEX asociado, generando mayores ingresos para el ISP. iii. Al aplicar QoS a la red, un parámetro a considerar es el factor de QoS, es decir, en qué medida la QoS se afecta para los clientes de la red, modificando este factor con el uso del overbooking en un periodo de análisis de 11 años se disminuye en un 29% el overbooking, si bien, esto es un valor que puede ser ajustado por el ISP para evitar la fuga de clientes, aumentando de manera progresiva el factor de QoS con un índice de 0,1 cada 3 años (comenzando en 1:20 y finalizando en 1:15, aproximadamente) con un coste suavizado en el tiempo, lo que de manera directa permite aumentar el ancho de banda efectivo a los clientes, con el fin de mantener o mejorar la QoE y evitar el churn rate o la fuga masiva de clientes, que según lo evaluado en el apartado de los costos ocultos, solo considerando una fuga del 5% de los cliente (podría ser mayor), es un valor que afecta de manera directa a la red, al realizar la comparación con respecto al coste de la red. iv. Para la elección de una tecnología en el diseño de una red FTTH, es necesario considerar el costo de la red, en este sentido esta investigación determina que al comparar el costo de inversión de la red (“CAPEX”) el resultado demuestra que las redes con tecnología NG-PON poseen un 32,51% más de coste, en comparación a las redes GPON, de esta manera, al analizar el costo de mantenimiento (“OPEX” , considerablemente mayor en el tiempo, versus el CAPEX) es posible indicar que el uso de procesos de homologación mejorados en forma continua, la reducción del OPEX es mayor en las redes NG-PON 73 siendo un 50% de ahorro y GPON un 45,83% de ahorro. En este escenario, el estudio de ambas tecnologías permite observar que el valor de ahorro en OPEX, si bien está considerado en un escenario optimista y en un caso más desfavorable, podría disminuir su valor en un 10% aproximado, aun así es considerablemente mayor al propuesto al inicio de la investigación, en la hipótesis, fijado en un 30%. v. Al contrastar las tecnologías utilizadas, es posible observar, mediante el análisis de ancho de banda por usuario, que si bien la red con la tecnología NG-PON es de un costo mayor que la tecnología GPON, el ancho de banda entregado a cada usuario es un 52% mayor, lo que mejora considerablemente la calidad de experiencia de los usuarios por el incremento de BW efectivo. vi. En la actividad de analizar los costos asociados a las fallas anuales en cada tecnología, es posible concluir que al fijar el estudio a una población con una cantidad fija de clientes, la red con uso de NG-PON debería presentar menos fallas con respecto a GPON por el motivo de ser una red con menor cantidad de equipos, sin embargo, es mayor la cantidad de clientes afectados por falla. Aun así, la red en la que se utiliza NG-PON ofrece un mayor ahorro con un 38,32% menos que el valor asociado a las fallas aplicadas a GPON. vii. Si bien implementar una red NG-PON implica un CAPEX más elevado, en comparación con GPON, por ejemplo en este estudio un 32,51%, es relevante exponer que las posibilidades de crecimiento en la red son mayores, debido a que en NG-PON es mas escalable para mantener la cantidad de clientes y entregar un mayor BW y además es posible mantener el ancho de banda por cliente aumentando el número de estos; por otra parte, es posible dentro de las estrategias de diseño de redes plantear una red que en su crecimiento genere una la mezcla de ambas posibilidades, es decir, aumente en cierta medida la cantidad de clientes, brindándole un mayor ancho de banda a cada uno. viii. Después de aplicar el proceso de homologación planteado, se determina que la red con la aplicación de tecnología NG-PON posee un OPEX menor que la red con GPON, de manera exacta, posee un costo menor en 7,69%, y de igual manera sucede en lo analizado con respecto a los costos ocultos, manteniendo una ventaja de 38,32% en costos por reparación de fallas. 74 6.1 i. Recomendaciones Una vez considerados los costos de la red, es pertinente, al momento de elegir la tecnología, considerar factores de crecimiento de red futura, proyectando variables de comportamiento humano que tienen efecto en la red, como por ejemplo, en este documento son tomados en cuenta los mundiales de fútbol como un factor importante en el crecimiento del ancho de banda requerido por los usuarios, debido al aumento del parque de televisores de nueva generación con usuarios de TV pagada y por otra parte el aumento de la calidad de imagen en la que trabajan los televisores, lo que puede generar el requerimiento de usar o no una tecnología o seleccionar un adecuado mix de ambas (GPON/NG-PON). ii. La metodología diseñada en esta investigación puede ser aplicable a otras tecnologías, si son tomadas las consideraciones, aplicaciones y contexto de uso de la tecnología a aplicar, esto con el fin de disminuir los costos de los proyectos a realizar por las empresas. iii. La documentación de las pruebas es un punto fundamental en la mantención correcta de la red, por este motivo que la red es estandarizada generando un control más acabado de los equipos, calificando de mejor manera la realización del procedimiento de cada prueba. iv. Al diseñar una red, en base a este estudio, es posible determinar que es recomendable optar por la tecnología NG-PON, a pesar de su mayor valor en CAPEX (32,51% mayor que GPON), que es contrarrestado con su disminución en el OPEX (7,69% menor que GPON), el mayor BW ofrecido a los clientes (52% mayor que GPON, existiendo la posibilidad de agregar nuevos servicios a esta red, o agregar sitios móviles dentro de esta) y finalmente que la cantidad de fallas en la red es menor, debido a que existen un número inferior de puntos de falla en comparación con GPON. NG-PON posee mayor escalabilidad. 75 7 Glosario A ACL Access Control List ..................................................................................................................................................... 27 AES Advanced Encryption Standard ........................................................................................................................... 20, 26 B BER Bit Error Rate ............................................................................................................................................................. 42 BW Bandwidth ......................................................................................................................................... 55, 56, 57, 66, 82 C CAPEX Capital Expenditure ............................................................................ 11, 15, 64, 66, 68, 69, 70, 78, 79, 81, 82, 90, 91 CATV-RF Community Access Television - Radio Frequency ............................................................................................... 18, 20 CBS Committed Burst Size ................................................................................................................................................ 48 CIR Committed Information Rate ........................................................................................................................ 14, 43, 48 CO Central Office .................................................................................................................................................. 9, 41, 42 D DBA Dynamic Bandwidth Allocation ....................................................................................... 19, 20, 24, 25, 26, 27, 30, 33 E EBS Excess Burst Size........................................................................................................................................................ 48 EIR Excess Information Rate ................................................................................................................................ 14, 43, 48 76 F F.O. Fibra Óptica ................................................................................................................................................... 61, 66, 67 FDP Fiber Drop Point .................................................................................................................................................. 38, 40 FDV Frame Delay Variation ............................................................................................................................................... 49 FEC Forward Error Correction .................................................................................................................................... 20, 26 FLR Frame Loss Ratio ....................................................................................................................................................... 49 FLRSAC Frame Loss Ratio con referencia al SAC .................................................................................................................... 49 FTD Frame Transfer Delay ................................................................................................................................................ 49 FTTB Fiber to The Building ................................................................................................................................................. 17 FTTC Fiber to The Curb ....................................................................................................................................................... 16 FTTH Fiber to the Home .......................................................................... 9, 10, 11, 12, 14, 16, 17, 35, 38, 41, 42, 54, 81, 89 FTTN Fiber to The Node...................................................................................................................................................... 16 FTTx Fiber to the X ..................................................................................................................................... 14, 16, 17, 34, 89 G GEM GPON Encapsulation Method ........................................................................................................................ 19, 20, 21 GPON Gigabit Passive Optical Network .... 9, 10, 11, 12, 14, 16, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 40, 41, 49, 50, 51, 52, 58, 59, 60, 61, 63, 64, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 89, 90 GTC GPON Transmission Convergence ............................................................................................................................. 20 I IEEE 77 Institute of Electrical and Electronics Engineers ........................................................................................... 27, 28, 89 IETF Internet Engineering Task Force ................................................................................................................................ 44 IFG Inter Frame Gap ........................................................................................................................................................ 45 IL Insertion Loss .......................................................................................................................................... 36, 37, 38, 53 IR Information Rate ................................................................................................................................................. 48, 49 ITU International Telecommunication Union ..................................... 10, 11, 20, 21, 27, 31, 32, 35, 48, 49, 61, 79, 80, 89 M MDU Multi Dwelling Unit ................................................................................................................................................... 17 N NG-PON Next Generation Passive Optical Network . 9, 11, 12, 14, 16, 31, 32, 33, 34, 49, 50, 52, 58, 59, 60, 61, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 91 NUT Network Under Test ...................................................................................................................................... 45, 46, 47 O OCWR Optical Continuous Wave Reflectometer .................................................................................................................. 37 ODN Optical Distribution Network ............................................................................................................ 20, 33, 36, 39, 51 OLT Optical Line Terminal ...17, 18, 19, 21, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 41, 51, 52, 57, 58, 59, 60, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 75, 89 OMCI ONT Management and Control Interface .......................................................................................... 21, 30, 31, 32, 33 ONT Optical Network Termination .............. 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 38, 40, 41, 42, 51, 52, 64, 66, 67 ONU Optical Network Unit........................................................................................................................................... 32, 33 OPEX 78 Operating expense ......................................................................... 9, 11, 15, 49, 64, 66, 70, 75, 78, 79, 81, 82, 90, 91 ORL Optical Return Loss ....................................................................................................................................... 36, 37, 38 OTDR Optical Time Domain Reflectometer ............................................................................................................. 36, 37, 39 OVB Overbooking ................................................................................................................................ 56, 57, 58, 59, 77, 78 P PER Packet Error Rate .......................................................................................................................................... 14, 43, 46 PLOAM Physical Layer OAM ............................................................................................................................................. 29, 30 PMD Physical Media Dependent ........................................................................................................................................ 32 PON Passive Optical Network ..................................................................... 10, 17, 18, 19, 20, 25, 29, 32, 35, 40, 41, 79, 89 Q QoE Quality of Experience .................................................................................................................................... 44, 56, 81 QoS Quality of Service ..........................................................9, 11, 12, 22, 25, 27, 28, 33, 35, 43, 44, 50, 56, 57, 58, 59, 81 R RFC Request for Comments ............................................................................................................................................. 89 RS Reed-Solomon ........................................................................................................................................................... 26 S SBA Static Bandwidth Assignment ....................................................................................................................................25 SNMP Simple Network Management Protocol .................................................................................................................... 31 SP Strict Priority ....................................................................................................................................................... 27, 28 79 SUBTEL Subsecretaría de Telecomunicaciones .......................................................................................................... 54, 55, 89 T TC Transmission Convergence ........................................................................................................................................ 20 TCO ................................................................................................................................................................................ 78 Total Cost of Ownership ........................................................................................................ 11, 49, 66, 78, 79, 90, 91 T-CONT Transmission Container ................................................................................................................................. 21, 22, 23 TDM Time Division Multiplexing .................................................................................................................................. 34, 80 TDMA Time Division Multiple Access ....................................................................................................................... 19, 34, 80 V VLAN Virtual Local Area Network ................................................................................................................................. 27, 28 VoIP Voice Over Internet Protocol ....................................................................................................................................46 W WDM Wavelength Division Multiplexing............................................................................................................................. 18 WRR Weighted Round Robin ....................................................................................................................................... 27, 28 X xDSL X Digital Subscriber Loop ........................................................................................................................................... 16 80 Referencias [1] IEEE, I. M. Lattanzi y G. Lic. Agustín, "Redes FTTx, conceptos y aplicaciones", Argentina, 2008. [2] EXFO, «FTTH XPON Technology and testing,» Quebec City, 2005. [3] ITU, XG-PON Ten gigabit capable passive optical networks, 2010. [4] O.-L. France-Telecom, Optical access transmission: XG-PON system aspects, Lisboa, febrero 2010. [5] ITU, T-REC G.987.1 10 Gigabit capable passive optical networks, 2016. [6] ITU T, Rec. G.984.1 Gigabit capable passive optical networks_2008, 2008. [7] EXFO, FTTH PON Guide testing passive optical networks, Quebec, Canada, 2012. [8] EXFO, «RFC 2544: How it Helps Qualify a Carrier,» Quebec city, 2008. [9] Anritsu, Testeando Ethernet con ITU Y.1564, 2012. [10] Movistar, «Equipos utilizados en las instalaciones FTTH de Movistar,» Tartanga, 12 agosto 2016. [En línea]. Available: http://fibraoptica.blog.tartanga.eus/2016/08/12/equipos- utilizados-en-las-instalaciones-ftth-de-movistar-9a-parte-distancia-maxima-en-una-red-ftth/. [11] SUBTEL, «Cierre 2016,» Santiago, 2017. [12] Huawei, «Terminal de línea óptica (OLT) de la serie SmartAX MA5600T,» [En línea]. Available: http://e.huawei.com/es/products/fixed-network/access/olt/ma5600t. [13] Telnet, GPON y GPON Doctor introducción y conceptos generales, 2014. [14] JDSU, Procedimiento de caracterización de fibra para GPON. [15] ITU T, Rec. Y.1564 Ethernet service activation test methodology, 2016. 81 ANEXOS CAPEX GPON OPEX Shadow Cost Reparación de fallas CAPEX GPON OPEX Shadow Cost Reparación de fallas CAPEX GPON OPEX Shadow Cost Reparación de fallas CAPEX GPON OPEX Shadow Cost Reparación de fallas CAPEX GPON OPEX Shadow Reparación de Cost fallas TCO 2017 $ 4.557.888 $ 170.909 $ 1.351 2018 $ 4.557.888 $ 170.909 $ 1.351 2019 $ 4.557.888 $ 128.182 $ 1.351 2020 $ 325.865 $ 170.909 $ 1.351 2021 $ 325.865 $ 128.182 $ 1.351 2022 $ 393.126 $ 170.909 $ 1.351 2023 $ 393.126 $ 128.182 $ 1.351 2024 $ 249.999 $ 170.909 $ 1.351 2025 $ 249.999 $ 128.182 $ 1.351 2026 $ 140.833 $ 170.909 $ 1.351 2027 $ 140.833 $ 128.182 $ 1.351 TOTAL con Proceso $ 15.893.312 $ 1.666.364 $ 14.861 $ 17.574.536 TOTAL sin Proceso $ 15.893.312 $ 3.076.364 $ 14.861 $ 18.984.536 Ahorro 45,833% 7,427% Tabla 0.1 Anexo TCO GPON 82 CAPEX NG-PON OPEX Shadow Cost Reparación de fallas CAPEX NG-PON OPEX Shadow Cost Reparación de fallas CAPEX NG-PON OPEX Shadow Cost Reparación de fallas CAPEX NG-PON OPEX Shadow Cost Reparación de fallas CAPEX NG-PON OPEX Shadow Reparación Cost de fallas TCO 2017 $ 6.468.344 $ 170.909 $ 833 2018 $ 6.468.344 $ 128.182 $ 833 2019 $ 6.468.344 $ 128.182 $ 833 2020 $ 583.063 $ 170.909 $ 833 2021 $ 583.063 $ 128.182 $ 833 2022 $ 583.063 $ 128.182 $ 833 2023 $ 583.063 $ 128.182 $ 833 2024 $ 452.708 $ 170.909 $ 833 2025 $ 452.708 $ 128.182 $ 833 2026 $ 452.708 $ 128.182 $ 833 2027 $ 452.708 $ 128.182 $ 833 TOTAL con Proceso $ 23.548.114 $ 1.538.182 $ 9.167 $ 25.095.462 TOTAL sin Proceso $ 23.548.114 $ 3.076.364 $ 9.167 $ 26.633.644 Ahorro 50,000% 5,775% Tabla 0.2 Anexo TCO NG-PON 83
