Fiber to the Home

Fiber to the Home
Erik Radius, Jan Martijn Metselaar
Colloquium voor SNE Master
1 april 2009
Winitu Consulting
Tolnasingel 1
2411 PV Bodegraven
The Netherlands
slide
Agenda
1
Even voorstellen
2
Fiber to the Home – de technologie
3
Breedband netwerken – Netwerk Architectuur
4
Discussie!
slide 2
Agenda
Even voorstellen
Erik Radius
Jan Martijn Metselaar
slide 3
Even voorstellen
Agenda
1
Even voorstellen
2
Fiber to the Home – de technologie
3
Breedband netwerken – Netwerk Architectuur
4
Discussie!
slide 4
Agenda
FTTH technologie: de optica nader bekeken
Glasvezel bevat
drie onderdelen:
1: glazen kern
2: glazen mantel
3: kunststof bescherming
slide 5
FTTH technologie
Glasvezel werking
Hogere brekingsindex in de kern dan in de mantel
Totale interne reflectie op kern/mantel overgang
slide 6
FTTH technologie
Multimode versus Singlemode (1)
Multimode
‘Grote’ kern: 50 / 62,5mm
Meerdere optische modi
aanwezig
Bandbreedte*afstand
produkt is beperkt
Daardoor alleen geschikt
voor kortere afstanden
(<1km)
slide 7
FTTH technologie
Multimode versus Singlemode (2)
Singlemode
Kleine kern: 9mm
1 optische modus wordt doorgelaten
Signaal daardoor ook nog goed herkenbaar
na zeer grote afstanden
Meer hierover
http://www.rp-photonics.com/fibers.html
slide 8
FTTH technologie
Transmitter, receiver
Glasvezel is slechts een passieve
signaalgeleider (waveguide)
Aktieve componenten aan de uiteinden:
Signaalbron: laserdiode
Ontvanger: fotodiode
(Amplitude)modulatie met het datasignaal
Lichtsignaal is de draaggolf of ‘carrier’
Analoge en digitale transmissie mogelijk
slide 9
FTTH technologie
Herhaling: dempingsgrafiek van silica fiber
slide
10
Demping omlaag door verbetering fiberproductie
slide
11
Power budget
12
Bron: http://www.thefoa.org/
slide
12
Optical power budget
Fiber link design: wat komt er bij kijken
Glasvezel type (single mode? multi mode?)
Glasvezel lengte (km)
Lichtbron: uitgangsvermogen (dBm)
Detector: ontvangstgevoeligheid (dBm)
Elementen in de link die extra demping veroorzaken
Fiber link budget ofwel optical power budget
the amount of light available to make a fiber optic connection
Bepaalt de max. te overbruggen afstand
Minimaal 3dB marge meerekenen
slide 13
power budget
Optical power budget: casus 1
Laser power:
Fiber attenuation:
Fiber lengte:
Receiver sensitivity:
-7
0,4
20
-29
dBm
dB per kilometer
km
dBm
Splice loss:
0,1
dB (max.)
Connector loss:
0,5
dB (max.)
Aantal connectors:
2
Aantal splices:
4
Bereken Link budget: laser power – receiver sensitivity
Bereken Margin: laser power – receiver sensitivity – (link losses)
slide 14
power budget
Optical power budget: casus 2
Laser power:
Fiber attenuation:
Fiber lengte:
Receiver sensitivity:
+1
dBm
0,25 dB per kilometer
40
-12
km
dBm
Splice loss:
0,1
dB (max.)
Connector loss:
0,5
dB (max.)
Aantal connectors:
4
Aantal splices:
8
Bereken Link Budget: laser power – receiver sensitivity
Bereken Margin: laser power – receiver sensitivity – (link losses)
slide 15
power budget
Voor/nadelen glasvezel
Vraagje aan de zaal... bedenk
3 voordelen van glasvezel t.o.v. electrische kabels
... en ...
3 nadelen
slide 16
FTTH technologie
Fiber netwerken
Netwerken hierarchisch opgebouwd
Core
Metro
Access (aansluitnet)
Aansluitnet Telecom/CATV deels glas
Telecom
glasvezel tot/met de wijkcentrale
koperen verbinding tot in de woning
CATV
glasvezel tot/met de straatkast
coax verbinding tot in de woning
slide 17
FTTH technologie
Core/Metro/Access
slide
18
Fiber penetratie in het aansluitnet
Diverse gradaties:
to the Node
(wijk)centrale
to the Curb/Cabinet
straatkast
to the Building/Basement
appartementen
to the Home
elke woning
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/32/FTTX.png
slide 19
FTTH technologie
FTTH kabelconcept
Aansluitnet is sterk vertakt
Ondergronds of bovengronds (!)
Diverse ondergrondse aanleg methoden mogelijk:
1: modulaire buis + vezels later inblazen (blown fiber)
2: vezel al compleet in grondkabel (buried fiber)
Blown fiber nader toegelicht
slide 20
FTTH technologie
Miniducts vormen aftakkingen
1, 7, 12, 24 dunne buisjes in een grondkabel
Aftakkingen van buisjes
relatief eenvoudig
slide 21
FTTH technologie
Vezel in miniduct
Vezelkabeltje in buis ‘blazen’
slide 22
FTTH technologie
Fiber, the movie
Aanleg in beeld
Blown fiber concept in de praktijk
Voedende kabel door straat
Ondergrondse aftakmof monteren
Huisaansluiting: individuele miniduct tot in de meterkast
Blazen van glasvezelkabel
Plaatsen van een glasmodem in meterkast
Lassen van de vezels (fusielas)
Controleren van signaalkwaliteit
Activeren van de FTTH aansluiting
slide 23
FTTH technologie
Film kijken
slide 24
Fiber architecturen (1): Point-to-point
point-to-point
1 op 1 fiberverbinding tussen POP en klant-aansluiting
POP
slide 25
FTTH technologie
Fiber architecturen (2): PON
point-to-multipoint (PON: passive optical network)
optische splitter verdeelt signaal over meerdere
eindpunten
POP
slide 26
FTTH technologie
PON: shared medium
slide
27
Point-to-point versus PON
PON populair bij telecom bedrijven
USA
Japan
Australië
‘closed business/network model’
Point2Point vooral populair in Europa
Skandinavië
Nederland, Frankrijk, etc
‘open network model’
slide 28
FTTH technologie
Bidirectionele data transmissie
Single fiber bidirectioneel voor data
Verschillende golflengten licht voor up/down
1500nm downlink
1310nm uplink
Reden?
minder fibers nodig in het veld
fiber management kostbaar
ruimte in de POP is schaars
slide 29
FTTH technologie
POP fiber management
slide 30
FTTH technologie
Transport van diensten
3 diensten op aansluitnet (triple play)
Internet
Voice
Televisie
Diverse manieren om dat te realiseren... bijv:
Internet: via data-vezel (IP)
Voice: via data-vezel (VoIP)
Televisie: via CATV-vezel (overlay netwerk) of via IP
slide 31
FTTH technologie
Agenda
1
Even voorstellen
2
Fiber to the Home – de technologie
3
Breedband netwerken – Netwerk Architectuur
4
Discussie!
slide 32
Agenda
Discussie / Quizzz
Dual play, Triple play, Multi play
IP all the way!
Maar wat moet de klant er mee?
slide 33
Breedband diensten
Breedbandige dienstverlening over FTTH netwerken
Internet toegang
Unicast IP
(Duh…)
Televisie
Unicast voor video-on-demand
Multicast voor broadcast televisie (de ‘standaard’ 50
kanalen)
Telefonie
SIP voor signalering, RTP voor transport
slide 34
Breedband diensten
Breedbandige dienstverlening over FTTH netwerken
Maarre, hoe komt al die content nu bij die
eind gebruiker?
Stukje netwerk architectuur…
slide 35
Breedband diensten
Netwerk Architectuur – Drie lagen model
Access
Veel individuele aansluitingen
Focus op fysieke aggregatie van verbindingen
Security
Distributie
Verbindingen naar access laag
Focus op logische aggregatie van verbindingen
Route summarization
Core
Verbindingen tussen en naar distributie laag
Focus op verkeers volume
Individuele verbinding moeilijk te identificeren
slide 36
Breedband diensten
Netwerk Architectuur – Drie lagen model
Service
provider 1
Service
provider 2
Core netwerk
core
metro
access
slide
37
Discussie / Quizzz
Het hoe, wat en waarom van Huidige
breedband netwerken
Protocollen?
Snelheden?
Mogelijkheden?
Beperkingen?
slide 38
Breedband diensten
Netwerk Architectuur – Ethernet als uniforme Laag-2
Leased line
ATM
Frame Relay
X.25
Ethernet
PPP
Ethernet
Packet over Sonet (POS)
SONET
SDH
STM-1, 4, 16
slide 39
Breedband diensten
Netwerk structuur – Domein scheiding
Access
Distributie / Core
Core
ISP 1
CPE
backbone
WWW
ISP 2
ISP 3
eindgebruiker
domein
•
Exploitant
domein
PSTN/ISDN
service provider
domein
“Wholesale” model: exploitant levert netwerk capaciteit aan meerdere
service providers.
slide
40
Netwerk Architectuur – Access: connectie model
Hoe komt de IP verbinding tussen eind-gebruiker en
netwerk tot stand?
Point-to-Point Protocol (PPP)
Ethernet Bridging “DHCP model”
IP over PPP over Ethernet
IP over Ethernet
PPP sessie van modem tot in
IP adres uitgifte via DHCP
distributie laag
IP adres uitgifte in PPP sessie
setup via RADIUS
‘connection oriented’
‘connection less’
QoS via Ethernet Class of
service
Meerdere PPP sessies voor
QoS garanties
slide 41
Breedband diensten
Netwerk Architectuur – MPLS VPN
Ethernet Bridging
CPE
MPLS VPN
VPN ISP
SP 11
VPN
Distributie / Core
apparatuur
VPN ISP
SP 22
backbone
ISP 1
ISP 2
ISP 3
VPN ISP
SP 33
City PoP
eindgebruiker
domein
Exploitant
domein
service provider
domein
slide
42
Netwerk Architectuur – Core Netwerk
MPLS (Multi Protocol Label Switching)
Support voor VPNs
Traffic Engineering (alleen in heel grote netwerken)
Ethernet transport over MPLS
IP Routing
IGP
Om ‘next-hop’ routing informatie te distribueren
OSPF of ISIS
M-BGP
Om IPv4 prefixes te distribueren
slide 43
Breedband diensten
Netwerk Architectuur – MPLS primer: labels
IP packet
L1
IP packet
L2
IP packet
L3
IP packet
IP packet
•
•
•
•
•
Label Switched Router (LSR) MPLS enabled router
Forwarding op basis van Labels, forwarding control gescheiden van
forwarding plane
Labels worden gedistribueerd via Label Distributie Protocol (LDP)
LDP hello pakketten worden via UDP via broadcast of multicast adres
verstuurd
Meerdere labels (stack) per pakket mogelijk
slide
44
Netwerk Architectuur – MPLS primer: forwarding
Routing informatie uitwisseling
Control plane in een node
met andere routers
IP routing protocols
IP routing table
Label information Base
(LIB)
MPLS IP routing control
Label binding uitwisseling met
andere routers
Data plane in een node
Forwarding Information
Base (FIB)
Label Forwarding
information Base (LFIB)
slide
45
Complexiteit
Netwerk Architectuur – Toenemende complexiteit
Triple play
Dual play
Single play
Multiplay
slide 46
Breedband diensten
Discussie / Quizzz
Hoezo Quality of Service?
Hoezo Security?
slide 47
Breedband diensten
Netwerk Architectuur – Quality of Service
QoS alleen relevant als er congestie kan optreden
Lange tijd niet nodig geweest in breedband netwerken
QoS bestond uit het upgraden van verbindingen waar nodig
Multi-play diensten “via het zelfde touwtje”
Voice moet beschermd worden
Video moet voldoende bandbreedte krijgen
Video en Voice moeten beschermd tegen Internet verkeer
(met name P2P)
 Beperkte bandbreedte dus QoS noodzakelijk
slide 48
Breedband diensten
Netwerk Architectuur – Quality of Service
QoS enforcement
QoS parameters
downstream verkeer
op ingaand verkeer
CPE
backbone
ISP 2
QoS transparant
QoS parameters upstream
verkeer
•
IP QoS: precedence bits, diffserv
•
Ethernet QoS: Class of Service (priority bit in vlan header)
•
MPLS QoS: Exp. bits
slide
49
Netwerk Architectuur – Security
Netwerk
Toegang tot netwerk elementen
Toegang tot beheer systemen
Protocollen
“Security by obscurity”
Diensten platform
Iedere dienst is verantwoordelijk voor zijn eigen platform
Waar nodig kan het netwerk ondersteunen door b.v. toegang tot het
platform niet te provisionen
Gebruikers onderling
Spoofing filters
Protocol filters
slide 50
Breedband diensten
Netwerk Architectuur – Security
(DHCP) Spoofing filters
Arp filtering
Security by obscurity
(dat wat niet bereikbaar is, is veilig)
CPE
backbone
ISP 2
Reverse path check
CPE configuratie
beveiligen  configuratie forceren
Private vlan’s
vlan filtering
vanuit centraal systeem
slide
51
Discussie / Quizzz
Netwerk beheer?
Waarom staan die ISP’s nu zo vaak bij
Kassa en dergelijke?
slide 52
Breedband diensten
Netwerk IT - Beheer
MRTG
NAGIOS
HP Openview
slide 53
Breedband diensten
Netwerk IT - Provisioning
We willen graag een “zero touch” , “flow
through” provisioning systeem zodat alleen
nog “exception management” nodig is…
Bullshit of …?
slide 54
Breedband diensten
Netwerk IT – Provisioning
Het succesvol opereren van een service
provider netwerk staat of valt met correcte
informatie:
Orders
Aansluitingen
Automatisering is de sleutel, alle handmatige
acties vergroten de kans op fouten
slide 55
Breedband diensten
Netwerk IT – Systemen
Exploitanten
Customer
Services
Service Providers
Beschikbaarheid
Incident
Locatie,
apparatuur &
verbindingen
Na-aansluiting
Back-office
Order systeem
Bouw
&
Field Operations
Incident
Management
Systeem
Communicatie bus
Uitbreidingen
Network
Inventory
Looking glass
Master
Provisioning System
BECS
BECS
Provisioning
Packetfront
Packetfront
FTTH Netwerk
FTTH Netwerk
Packetfront
Packetfront
FTTH Netwerk
FTTH Netwerk
Leverancier XYZ
Leverancier XYZ
FTTH Netwerk
FTTH Netwerk
slide
56
Agenda
1
Even voorstellen
2
Fiber to the Home – de technologie
3
Breedband netwerken – Netwerk Architectuur
4
Discussie!
slide 57
Agenda
That’s all for now!
Vragen?
kan ook per email:
[email protected]
[email protected]
slide 58
vragen