Optimización Redes GPON/NG-PON: Homologación Óptica y Servicios

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