Proyecto diseño red FTTH

Diseño de red FTTH (Fiber To The Home)

RESUMEN: En este documento se muestra el procedimiento de diseño de una red FTTH (Fiber To The Home). Seleccionando todos los dispositivos de la red e interfaces opticas según las especificaciones técnicas de la ITU-T. Se realiza la división por clúster de las viviendas objetivo, empleando splitter de primer y segundo nivel. Adicionalmente se hace el calculo de las velocidades de los canales de subida y bajada para cada usuario y los niveles de atenuación para cada ONT (Optical Network Terminal) de cada usuario.  

1. PLAN DE DESPLIEGUE

Para la implementación de la red FTTH se emplearán dos fases. En la primera se realizará una cobertura parcial del 30% de las viviendas objetivo y en la segunda fase se ampliará la cobertura al 90% de las viviendas. El número total de viviendas disponibles en la zona de cobertura es de 449.

Para el diseño de la molécula FTTH se usará una configuración de nivel de splitter óptico 1:64, Este nivel de división fue elegido ya que los parámetros de la red se basan en la recomendación de la UIT-T G.983 basada en interfaces opticas BPON (Broadband PON) en las cuales se asigna a las interfaces opticas de la OLT un Down Link de 1244 Mbps y un Up Link de 622 Mbps. Con esta configuración se garantiza que en cada puerto de la OLT se conecten 64 usuarios, a los cuales se asigna un Down Link de 19,4375 Mbps y un Up Link de 9,71875 Mbps. Lo cual no cumple la definición de banda ancha de la CRC de diciembre de 2016  (25 Mbps de Down Link Y 4 Mbps de Up Link).

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Comercialmente los OLT actualmente contienen puertos GPON (2.5 Gbps de Down Link en la banda de 1490nm y 1.25 Gbps de Up Link en la banda de 1310nm) ,  y puertos 10G-PON  (10 Gbps de Down Link en la banda de 1577nm y 2.5 Gbps de Up Link en la banda de 1270nm). Los cuales van multiplexados por WDM (Wavelength Division Multiplexing) a través de la fibra óptica. Estas se encuentran especificadas en las recomendaciones de la UIT-T G.984 para GPON y G.987.1 para 10G-PON.

Teniendo presente las recomendaciones G.984 y G.987.1 los operadores de telecomunicaciones como ETB crean moléculas FTTH con niveles de splitter 1:64 desde las OLT. Permitiéndoles proveer velocidades máximas por usuario de 39,0625 Mbps de Down Link Y 19,53125 Mbps de Up Link para los puertos GPON y de 156,25 Mbps de Down Link Y 39,0625 Mbps de Up Link para los puertos 10G-PON. Velocidades de que si se adaptan con la definición de banda ancha establecida por la CRC.

Como se menciono previamente para cumplir los requisitos del trabajo según el estándar UIT-T G.983 se determinó el nivel de splitter 1:64, a partir de este parámetro se procede a determinar la relación de los splitter de primer y segundo nivel respectivamente. Cabe señalar que fue determinado la relación de 1:4 en el splitter de primer nivel y la relación de 1:16 para el splitter de segundo nivel. Las posibles alternativas se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 1 Posibles relaciones de los splitter

Los parámetros mas relevantes de la recomendación G.983.1 para el Down Link de 1244,16 Mbps se especifican en la siguiente imagen:

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Fig. 1 Estándar ITU-T G.983.1 Down Link

Las especificaciones de las interfaces opticas con Up Link de 622 Mbps según la recomendación G.983.1 se muestran en la siguiente imagen:

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Fig. 2 Estándar ITU-T G.983.1 Up Link

1. CABLES ÓPTICOS

Los tipos de cables ópticos empleados corresponden a la recomendación de la UIT-T G.652, la cual define las fibras opticas monomodo que tienen cero dispersiones en la longitud de onda de 1310nm. Y pueden operar en las regiones de 1310nm y 1550 nm.  Dentro de la recomendación define que el diámetro del revestimiento el cual debe ser de 125 µm y el diámetro del núcleo de (8,6 µm - 9,5 µm). Otros aspectos relevantes son las atenuaciones, para 1310nm son de 0,4 dB/Km, en 1550nm 0,35 dB/Km y en 1625nm 0,4 dB/Km. Para más información puede observar la siguiente imagen tomada de la recomendación de la UIT-T.

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Fig. 3 Estándar ITU-T G.652.B

1. ESTRUCTURA DE LA RED FTTH

La infraestructura de la red FTTH se divide en tres tramos, la red troncal, red de distribución y por último la red de dispersión. Como se observa en la siguiente figura:

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Fig. 4 Estructura de red FTTH [1]

1. Red de alimentación (Red troncal)

Dentro de la red de alimentación se encuentran las OLT (Optical Line Terminal) y los ODF (Optical Distribution Fiber) conectados al splitter de primer nivel. Para el caso del diseño de esta red se emplearán cables de 144 FO de exteriores para el caso de tendidos aéreos o de interiores en conexiones subterráneas a través de ductos. Evitando realizar ángulos de flexión muy grandes que puedan partir las fibras o producir refracciones altas aumentando la perdida de potencia de la señal procedente de la OLT. También es necesario controlar la tensión que se hace en la fibra de forma que no se genere un estrés que produzca mayores pérdidas.

Para interiores se emplea el cable DSP F144 del fabricante Silex Fiber, este cable contiene 144 FO. Adicionalmente tiene una cubierta metálica de protección contra roedores. Es una fibra monomodo de 9/125 µm cumpliendo la recomendación ITU-T G.657. La cual tiene los mismos valores de atenuación explicados previamente en la recomendación UIT-T G.652.

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Fig. 5 Cable de 144 FO subterráneo [2]

Para las conexiones aéreas se emplea el cable ADSS 200 producido por Silex Fiber, diseñado con recubriendo de kevlar y con 144 FO. A demás permite un voltaje de inducción máximo de 12 KV para el caso de tendido del cable a través de postes de energía eléctrica. Las fibras cumplen la recomendación ITU-T G.657 y tiene una dimensión de 9/125µm.

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Fig. 6 Cable de 144 FO para conexiones aéreas [3]

Dado que el nivel de splitter empleado en el diseño de la molécula FTTH es de 1:64 y que el total de viviendas de la zona es 449. Las cuales en la etapa final se aspira cubrir el 90% 404,1 redondeando 405, solo se requiere emplear 7 FO de 144 totales del cable troncal para realizar una cobertura total de las unidades habitacionales de la molécula. Dejando 137 FO para el diseño de otras redes FTTH posteriores. 7 FO x 64= 448 viviendas. En la etapa inicial del 30% corresponde a 134,7 viviendas redondeando 135 viviendas.  Lo cual indica 3 FO de las 144 FO totales del cable troncal. 3 FO x 64= 192

Tabla 2 Fibras empleadas del cable troncal

Para la red de alimentación se tienen las siguientes configuraciones, para cable por aire y subterráneo o canalizado:

Tabla 3 Cables aéreos y subterráneos

1. Red de distribución

La red de distribución une los splitter de primer y segundo nivel. Para el diseño de esta red se emplearán cables de 32 FO en la red de distribución, denominado Telnet KP 32 fo G.652.D monomodo con cobertura en kevlar para en laces de 2Km.  Como se especifica en el nombre las fibras cumplen con la recomendación ITU-T G.652 explicadas previamente.

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Fig. 7 Cable de 32 FO para red de distribución [4]

Tabla 4 Especificaciones del cable de 32 FO

1. Red de distribución en instalaciones de exterior

Estas corresponden a las CTO (Caja Terminales Opticas) o también denominadas NAP (Network Access Point) instaladas en las fachadas de los edificios que transportan los cables de distribución. O en casos en los cuales no se cuente con el permiso de instalación se ubican las CTO en azoteas o en postes de distribución de energía eléctrica.  Para el desarrollo de la red se emplea la NAP JCD 1614 fabricada por ARPATEL. La cual esta diseñada para instalaciones exteriores. El principal motivo por el cual se selecciono esta NAP es porque permite la instalación de splitter de 1:16 el cual corresponde a la relación establecida en los splitter de nivel 2.

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