LE RETI OTTICHE PASSIVE

Prof. Ing. Maurizio Casoni

Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari”Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia

La rete di accessoLa rete di accesso

Le reti ottiche passiveLe reti ottiche passive

Gli StandardGli Standard

Ethernet over PON (EPON)Ethernet over PON (EPON)

Trasmissione in downstreamTrasmissione in downstream

Trasmissione in Trasmissione in upstreamupstream

Algoritmi di gestione della banda: IPACTAlgoritmi di gestione della banda: IPACT

INDICE

Richiede una velocità di 1Gbps

Il primo miglio

residenzialeresidenziale

aziendaleaziendale

organizzazioniorganizzazioni

campuscampus

EE’’ la rete che permette agli utenti di accedere alle reti la rete che permette agli utenti di accedere alle reti geografiche e metropolitane.geografiche e metropolitane.

Raccoglie il traffico generato dagli abbonati per consegnarlo Raccoglie il traffico generato dagli abbonati per consegnarlo alla centrale telefonica.alla centrale telefonica.

EE’’ diventato il diventato il collo di bottigliacollo di bottiglia a causa del ritardo della a causa del ritardo della diffusione di reti a elevate capacitdiffusione di reti a elevate capacitàà..

MetroMetro

BackboneBackbone

UTENZAUTENZA

PON – Passive Optical Network

Mezzo di trasmissione: fibra ottica.Mezzo di trasmissione: fibra ottica.

La rete di distribuzione ottica utilizza solo dispositivi che La rete di distribuzione ottica utilizza solo dispositivi che non hanno bisogno di essere alimentati: attenuatori e non hanno bisogno di essere alimentati: attenuatori e connettori ottici, connettori ottici, splittersplitter..Lo Lo splittersplitter èè un accoppiatore ottico.un accoppiatore ottico.

((OpticalOptical LineLine Terminal) OLT e (Terminal) OLT e (OpticalOptical Network Network UnitUnit) ONU ) ONU sono i dispositivi attivi che realizzano le trasmissioni:sono i dispositivi attivi che realizzano le trasmissioni:

ll’’OLT, alloggiato nel OLT, alloggiato nel CentralCentral Office, collega la rete di Office, collega la rete di accesso alle MAN o alle WAN;accesso alle MAN o alle WAN;

ll’’ONU interfaccia i dati di utente alla rete di accesso.ONU interfaccia i dati di utente alla rete di accesso.

FTTxFTTx: porzione della rete di accesso in cui : porzione della rete di accesso in cui èè installata la installata la tecnologia PON.tecnologia PON.FTTH: FTTH: FiberFiber--toto--thethe--HomeHome..FTTB: FTTB: FiberFiber--toto--thethe--BuildingBuilding..FTTC: FTTC: FiberFiber--toto--thethe--CurbCurb..

1.1. BPONBPON ((ATMATM--basedbased Broadband PON): specifiche contenute Broadband PON): specifiche contenute nelle nelle RecommendationRecommendation ITUITU--T, serie G.983. Massimo bit rate T, serie G.983. Massimo bit rate in in upstreamupstream 622Mbps.622Mbps.

2.2. GPONGPON ((GigabitGigabit--capablecapable PON): specifiche contenute nelle PON): specifiche contenute nelle RecommendationRecommendation ITUITU--T, serie G.984. Bit rate massima di T, serie G.984. Bit rate massima di 1.25Gbps in 1.25Gbps in upstreamupstream, 2.5Gbps in downstream., 2.5Gbps in downstream.

3.3. EPONEPON (Ethernet PON): standardizzata dalla task force IEEE (Ethernet PON): standardizzata dalla task force IEEE 802.3ah nel 2004. Bit rate di 1Gbps in entrambe le direzioni.802.3ah nel 2004. Bit rate di 1Gbps in entrambe le direzioni.

Gli Standard

Finora gli standard proposti per le PON sono tre, e utilizzano Finora gli standard proposti per le PON sono tre, e utilizzano unicamente la multiplazione temporale.unicamente la multiplazione temporale.

Le specifiche ITULe specifiche ITU--T sono piT sono piùù rigide e complesse di quelle IEEE.rigide e complesse di quelle IEEE.

Gli apparati ATM sono piGli apparati ATM sono piùù costosi e meno diffusi di quelli Ethernet.costosi e meno diffusi di quelli Ethernet.

EPON – Ethernet over PON

La soluzione Ethernet La soluzione Ethernet èè quella piquella piùù adatta al trasporto dei adatta al trasporto dei datagrammi IP.datagrammi IP.

La trasmissione in downstream e La trasmissione in downstream e upstreamupstream avviene in avviene in unun’’unica fibra ma su due lunghezze dunica fibra ma su due lunghezze d’’onda distinte.onda distinte.

Nello Standard Nello Standard èè stato definito il MPCP per utilizzare i frame stato definito il MPCP per utilizzare i frame Ethernet sulla topologia P2MP.Ethernet sulla topologia P2MP.Esso utilizza messaggi MAC Esso utilizza messaggi MAC ControlControl,,

in particolare il Gate e il Report.in particolare il Gate e il Report.

La topologia La topologia èè di tipo di tipo PointPoint--toto--MultipointMultipointcon struttura ad albero.con struttura ad albero.

Trasmissione in downstream

Il downstream Il downstream èè definito come il traffico che scorre dalldefinito come il traffico che scorre dall’’OLT OLT alle ONU.alle ONU.

Allo Allo splittersplitter il flusso dati trasmesso dallil flusso dati trasmesso dall’’OLT viene replicato in OLT viene replicato in tutti i collegamenti destinati alle ONU. Ltutti i collegamenti destinati alle ONU. L’’ONU estrae ONU estrae selettivamente i pacchetti che selettivamente i pacchetti che le sono stati destinati.le sono stati destinati.

La rete si comporta come La rete si comporta come un mezzo condiviso.un mezzo condiviso.

Trasmissione in upstream

LL’’upstreamupstream èè definito come il traffico che scorre dalle ONU definito come il traffico che scorre dalle ONU allall’’OLT.OLT.

La rete si comporta come un collegamento La rete si comporta come un collegamento puntopunto--puntopunto. .

Il traffico in Il traffico in upstreamupstream èè gestito utilizzando la multiplazione gestito utilizzando la multiplazione a divisione di tempo (TDM).a divisione di tempo (TDM).

LL’’accesso al mezzo accesso al mezzo èè gestito gestito mediante un meccanismo mediante un meccanismo che fa uso di polling.che fa uso di polling.

Algoritmi di gestione della banda

Assegnazione statica della bandaAssegnazione statica della banda

a tutte le ONU viene assegnato un intervallo a tutte le ONU viene assegnato un intervallo temporale; gli intervalli hanno tutti la stessa durata.temporale; gli intervalli hanno tutti la stessa durata.

Assegnazione dinamica della bandaAssegnazione dinamica della banda

la banda viene assegnata in funzione delle esigenze la banda viene assegnata in funzione delle esigenze delle ONU.delle ONU.

ALGORITMO IPACT ALGORITMO IPACT ((InterleavedInterleaved Polling Polling withwith AdaptativeAdaptative CycleCycle TimeTime))

Long Reach PONArchitettura tree and branch Architettura ring and spure

Le fasi del progetto

Raccolta e analisi dati, sopralluogoProgettazione rete secondariaProgettazione rete primariaProgettazione infrastrutture di posaRealizzazione scavi e posaCollaudoSwitch-off del traffico

Il progetto

Scelta dei dispositivi principaliI collegamentiGli scavi e la posaVerifica del sottosuolo attraverso Sirti Ground Penetrating Radar 3DTecniche di scavo “one day dig” per realizzare minitrincee e microtrinceealla velocita’ di 90 m in 2 ore

Tecniche di inserimento del cavo nel condotto di tipo “blowing”

Case studyProgetto: realizzare la connessione a 10 Mbps in un quartiere di Budrio (Bologna), con 367 utenzeArchitettura scelta: FTTC

•4 reti EPON con rapporto di splitting 1:16

•4 OLT nella sede del POP Telecom

•4 gruppi di 16 ONU nei cabinet Telecom

•Ciascuna ONU condivisa da max 6 utenze

•Fibra dal POP al cabinet circa 1 Km

•Dal cabinet all’utenza finale in rame (VDSL2)

Case study

Power budget:P > loss + split_loss + connector loss + offsetPerdita totale fibra 0,2 dB x 1 km = 0.2 dBPerdita totale connettori 1 dB x 2 = 2 dBAttenuazione splitter 1:16 = 12 dBTotale Perdite 17,2 dB

I vantaggi:Poco costosoRealizzazione veloce

Bozza preventivo costiCablaggio e fibra……. 24.000 euro

Collaudo…………………..200 euro

OLT (1500x4) ……….6.000 euro

ONU (60x367) ………...22.020 euro

Totale ………………….52.000 euro

Case studyProgetto: realizzare la connessione a 50 Mbps in un quartiere di Budrio (Bologna), con 367 utenzeArchitettura scelta: FTTH

19 reti EPON

Rapporto di splitting 1:32

19 OLT nella sede POP

20 ONU per ciascuna OLT

Una ONU nel domicilio di ogni utenza

Infrastruttura impegnativa: scavi finoad ogni edificio e cablaggio di edificioin ambito Brownfield.

Impegno economico rilevante.

ConclusioniUna rete ottica d’accesso che fornisce un ampia banda permette servizi qualitelelavoro, cloud computing, assistenza sanitaria remota, e-learning, e-government, intrattenimento e molto altro.L’obiettivo di realizzare l’infrastruttura d’accesso in fibra ottica e’ impegnativo ma necessario per lo sviluppo della societa’Il digital divide impedisce crescita e sviluppoL’Agenda Digitale Europea ha stabilito I termini per la diffusione del banda larga: almeno 10 Mbps a tutti i cittadini entro il 2013, 30 Mbps a meta’ della popolazioneentro il 2020 e tendere a 100 MbpsIn Italia il tasso di penetrazione e’ tra i piu’ bassi nel mondoL’ultimo decreto sviluppo incentiva la realizzazione dell’infrastruttura con la semplificazione delle procedure e la rinuncia alla tassa di occupazione del suolo e sottosuolo.Amministrazioni locali e consorzi di operatori stanno realizzando le reti d’accessoin fibra in alcune parti d’Italia, ma la strada e’ ancora lunga.