Arquitectura de acceso a Internet sobre xDSL y tecnologías xDSL

1. Explique la arquitectura de acceso a Internet sobre xDSL y explique la motivación principal de dicha arquitectura.

Fue a causa de dos factores importantes en los años 80 y 90 del siglo pasado. Interés de los operadores telefónicos en aumentar los ingresos con nuevos servicios. Desarrollo tecnológico: Procesadores de señales digitales integrados y nuevos códigos de línea y técnicas de modulación. La tecnología xDSL es un conjunto de tecnologías que permiten aprovechar la capacidad de transmisión de los pares de cobre más allá del servicio telefónico convencional, para acceso a Internet y a otros servicios.

2. Explique los factores limitantes de las tecnologías xDSL.

Hoy en día el método más utilizado para conectarse a Internet consiste en utilizar un módem (individualmente), pero debido a la naturaleza analógica de las líneas telefónicas, los módems no pueden conectarse a velocidades de una LAN que alcanzan a 10 -100 Mbps. Dependiendo del nivel de necesidades, podemos elegir uno de los tipos de conexión conocidas como xDLS y que puede ser IDSL, ADSL, VSDL, HDSL, SDSL, etc., que son un conjunto de tecnologías que proveen un gran ancho de banda permitiendo el flujo de información tanto simétrico como asimétrico de alta velocidad.

3. Explique las características principales de la tecnología VDSL2 y su relación con tecnologías xDSL anteriores.

También llamado BDSL o VADSL, la tecnología VDSL es la más rápida de todas las tecnologías xDSL, con velocidades en sentido red-usuario dentro del rango 13-52Mbps y en sentido usuario-red 15-2'3Mbps, sobre un único par de cobre. VDSL se considera como una buena alternativa a la fibra en el hogar. Sin embargo, la distancia máxima para esta tecnología asimétrica es, tan sólo 1.5 Km. VDSL, además de soportar las mismas aplicaciones que ADSL, tiene un mayor ancho de banda que ésta, lo que facilita a los proveedores de servicio de red ofrecer televisión de alta definición (HDTV), video bajo demanda y video digital conmutado, así como servicios en redes LAN. VDL2 se pensó para cubrir las limitaciones de VDSL (corto alcance) y el ancho de banda y la migración costosa de ADSL2+, es por ellos que puede considerarse como una evolución de VDSL y ADSL2+. VDSL2 puede proveer mediante diferentes perfiles de configuración tanto servicio simétrico como asimétrico. Además, proporciona mayor velocidad pudiendo alcanzar hasta 100 Mb de descarga en bucles de menos de 300m. Al menos 25Mbps en bucles de menos de 1km, y permite compartir el espectro de frecuencias con el servicio telefónico convencional analógico o digital (RDSI).

4. Explique las diferencias existentes entre la torre de protocolos PPPoA y PPPoE de la arquitectura xDSL.

PPPoE: Significa “Protocolo de Punto a Punto sobre Ethernet”, e implementa una capa IP sobre dos puertos Ethernet, dando la posibilidad de transferir paquetes de datos entre los dispositivos que estén conectados. PPPoA: “Protocolo de punto a punto sobre ATM” Igual que PPPoE pero, en vez de ser un protocolo sobre una capa Ethernet, se realiza sobre una capa ATM.

5. Explique las características que poseen los canales ascendente y descendente en las tecnologías PON.

Una Red PON(Red de fibra óptica) está formada por: -Un módulo OLT (Unidad Óptica Terminal de Línea) que se encuentra en el nodo central. Un divisor óptico (Splitter). Varias ONUs (Unidad de Red Óptica) u ONT (Terminal de Red Óptica) que están ubicadas en el domicilio del usuario.

Como en las Redes de Cable, existen dos canales:• Por el canal descendente los datos llegan desde cada Nodo al Splitter, donde se dirigen a la ONU u ONT del usuario correspondiente. En este procedimiento se utiliza multiplexación en el tiempo (TDMA). • Por el canal ascendente, la ONU u ONT del usuario envía la información al nodo sin intervención del Splitter, salvo para controlar el momento en que se cursa dicha información. Para que no se produzcan interferencias entre ambos canales (al utilizarse una única Fibra Óptica para llegar a cada cliente) se utiliza tecnología WDM (Wavelength Division Multiplexing) que permite el uso de longitudes de onda diferentes sobre la misma Fibra Óptica, para generar canales de información diferentes. La transmisión se realiza entre la OLT y la ONU/ONT que se comunican a través del Splitter, cuya función depende de si el canal es ascendente o descendente.

En definitiva, una Red PON trabaja en modo de radiodifusión utilizando Splitter (Divisores Ópticos) o buses.

6. Explique la arquitectura básica de las redes GPON.

En enlace en una conexión GPON (Red Óptica Pasiva con Capacidad Gigabit) se hace mediante un dispositivo que se encuentra en la centralita de la operadora telefónica llamado OLT (Optical Line Terminal) y el dispositivo que se coloca en nuestra casa llamado ONT (Optical Node Terminal). También al ONT se le puede denominar ONU (Optical Network Unit).

Entre medio es necesario colocar unos divisores de fibra que se llaman splitters. Son elementos pasivos, es decir, se limitan a agrupar o desagregar las diferentes fibras, pero no a amplificar la señal o a modificarla. La fibra que sale del OLT se va dividiendo a través de los splitters de primer nivel en nuevas redes de fibra. A su vez estas fibras se vuelven a subdividir en más fibras en los de segundo nivel y así sucesivamente hasta llegar al último punto de conexión que es el ONT que ese encuentra en la casa o empresa del abonado.

El despliegue de este tipo de red es muy barato ya que un OLT de una operadora puede dar servicio a muchos ONTs a la vez (hasta 64 ONTs).

7. Explique el encapsulado de las tramas GPON en el enlace descendente (downstream).

Una trama downstream está formada por: --Cabecera (PCBd: Physical Control Block downstream): • Entre otros campos contiene un “mapa” del ancho de banda que emplea el OLT para asignar dinámicamente “ventanas” de transmisión a los ONU/ONT. • Cada “ventana” de transmisión se especifica mediante el instante de inicio y su duración.

Carga útil: • Celdas ATM para encapsulado ATM. • Tráfico TDM (p.e, voz) y paquetes de tamaño variable (Ethernet, IP…) para encapsulado GEM. El encapsulado GEM permite en redes GPON transportar: Tráfico TDM (voz), y paquetes de tamaño variable (tramas Ethernet).

La cabecera GEM: contiene cuatro campos y cinco octetos:

• PLI (payload length indicator): indicador de la longitud de la carga útil en octetos (máximo 4096 B). GEM permite fragmentar. • Port ID (port identifier): identificador de puerto (identificador de la fuente de datos). • PTI (payload type identifier): identificador de la carga útil (tipo de datos transportados). • HEC (header error control): para detección y corrección de errores de la cabecera GEM.

8. Explique cómo funciona el mecanismo de asignación de ancho de banda en redes GPON.

GPON utiliza una asignación dinámica de ancho de banda (DBA: Dynamic Bandwidth Allocation). El OTL es el que se encarga de asignar los turnos de transmisión a los ONU/ONT. Existen dos modos de funcionamiento: • SR (Status Reporting): donde los ONT envían tramas upstream con información de sus necesidades de transmisión (estado de sus T-CONT). Para ello se emplea el campo “Dynamic Bandwidth Report”. Más tarde el OLT notifica en tramas downstream la asignación de recursos a cada T-CONT de cada ONT. • NSR (Non Status Reporting): Los ONT no envían tramas upstream con información de sus necesidades de transmisión. El OLT estima las necesidades de cada T-CONT en función de lo que anteriormente haya empleado.