Tarea y teoría 8.2 - Esquemas de redes telefónicas y última milla

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Dado al cierre por estado de alarma, he orientado este trimestre a un estilo más teórico. La teoría será extraída de los apuntes de telefonía del ciclo superior (ver aquí), pero trataré de adaptarla al nivel del ciclo medio.

Tecnologías last-mile

La última milla es la parte más costosa de la red de un ISP (red WAN de un proveedor servicios Internet, ”Internet Services Provider”) Cada usuario tiene que tener sus propios equipos y cableado (si es el caso). Las tecnologías actuales tienden al ”all IP”, es decir, a eliminar las redes de voz e integrarlas en las redes de datos mediante VoIP (Voice over IP). Las redes IP son mucho más versátiles. Un motivo es que usan conmutación de paquetes en lugar de conmutación de circuitos. Esto es conmutación de circuitos (red telefónica PSTN y RDSI) y esto conmutación de paquetes (TCP/IP y otras).

Vamos a analizar de manera resumida las tecnologías de última milla guiadas que están vigentes en este momento: DSL, DOCSIS (HFC) y GPON.

Más info en este excelente artículo de la CNMC: Fibra, ¿qué fibra?

DSL

Comenzó siendo una modificación en la red PSTN para acomodar tráfico de datos en frecuencias superiores a las de la voz humana.

VDSL2
VDSL2

Hoy en día se implementa en redes más modernas gracias a los DSLAM, que convierten un acceso ethernet en muchas “últimas millas” DSL. Esto permite aprovechar el cableado de última milla modernizando el núcleo de las redes.

Cuanta más distancia al nodo, menor será el ancho de banda ofertado.

La fibra tiene elevados costes de instalación, pero una vez que se instala, el gasto eléctrico es muy bajo. Con el cobre pasa lo contrario: el par ya está instalado desde hace 50 años, pero entraña consumo eléctrico. Por eso, una vez que llega la fibra óptica, a las operadoras les interesa mudar a los clientes a fibra óptica.

DOCSIS (banda ancha coaxial)

En USA y Alemania existen extensas redes coaxiales desde hace muchas décadas. Originalmente se tendieron para la famosa “tele por cable”.

Cable-modem-router Technicolor TC7210 used by "R". Keep in mind that R uses pair for voice, so the VoIP ATA is useless with this ISP
Cable-modem-router Technicolor TC7210 used by "R". Keep in mind that R uses pair for voice, so the VoIP ATA is useless with this ISP

DOCSIS transporta televisión en formato DVB (similar a la TDT) y datos TCP/IP. No soporta voz, pero se puede incluir de dos maneras:

FTTx/GPON (fibra óptica)

Las redes de última milla sobre fibra utilizan el estándar GPON (Gigabit-capable Passive Optical Network). La fibra puede llegar hasta el hogar (FTTH), pero en otros países existen más posibilidades. Las redes FTTx pueden ser de varios tipos: FTTB (Fiber To The Bulding), FTTN (Fiber To The Node)… Más info. En España se ha optado por FTTH (Fiber to the Home).

Hay dos equipos:

En la última milla GPON, el medio es compartido. Al igual que en las redes coaxiales, los repartidores de fibra son pasivos. Se encuentran dentro de las CTO (Cajas de Terminales Ópticos) que puedes ver en todas las fachadas. Típicamente son de 1x16 (1 conexión uplink, 16 downlink), aunque si se quiere exprimir el máximo de clientes, se pueden utilizar combinaciones de dos niveles de splitters (1x8 con 1x8) o bien 1x4 con 1x16.

CTO 1x16 de calle (izq y centro). CTO de RITI (derecha)
CTO 1x16 de calle (izq y centro). CTO de RITI (derecha)

La fibra óptica utiliza tres bandas distintas (se les llama “lambdas” o longitudes de onda por tratarse de luz):

En España todo va por datos TCP/IP: Internet, la voz (VoIP) y la televisión (IPTV).

Más info sobre última milla.

Tabla resumen última milla

Servicios "triple play"
Capa física de acceso a Internet "Last Mile" Tecnología
CPE Datos Voz TV
Par simple / par trenzado DSL Modem-router DSL TCP/IP modulados según estándar.
El CPE tiene típicamente IPv4 DHCP con NAT
El usuario dispone de ethernet y Wi-Fi
Telefonía analógica IPTV
Banda ancha coaxial ("TBA coax") DOCSIS Cablemodem-router VoIP
(la conversión VoIP → analog se hace mediante ATA)

o bien

Telefonía analógica en par simple aparte del coax
IPTV o DVB-C
Fibra óptica ("TBA FO") GPON ONT + router
(juntos o separados)
VoIP
(la conversión VoIP → analog se hace mediante ATA)
IPTV o DVB-C
(tecnología RFoG, sólo si el ONT tiene toma coax, raro en España)

Ejercicios redes interiores DSL/DOCSIS/FTTH

Si necesitas repasar lo mínimo de la norma ICT, mírate el vídeo.

  1. Cablea el siguiente multiplexor pasivo de acuerdo a la norma ICT. Ten en cuenta que cuestan 50€, así que hay que poner una roseta antes. Sería para una vivienda con tres estancias computables.
  2. Dibuja el esquema de una casa antigua con PAU de tipo PTR y tres rosetas RJ-11. En dos de ellas hay teléfonos analógicos, en la otra hay un modem-router ADSL. Conecta un PC con ethernet al router y un teléfono móvil por Wi-Fi. Coloca microfiltros donde corresponda.
  3. Haz el esquema de una vivienda con norma ICT en la que el router se instala fuera de la “tapa ciega” que hay en las inmediaciones del RTR y dentro del RTR hay un switch para poder utilizar las tomas RJ-45 de la casa tanto para voz como para datos. Cuatro tomas RJ-45.
  4. Cablemodem. La vivienda debe tener dos tomas para TBA coaxial (una en cada estancia principal), pero vamos a instalarlo dentro del RTR. Dibuja el esquema.
  5. FTTH. Dibuja la instalación para una ICT. Ten en cuenta que a la vivienda llegan dos fibras (principal + reserva), que van a dar al PAU de fibra. Del PAU se conecta una fibra al ONT. El resto idéntico al ejercicio 2.
    ONT + router integrado
    ONT + router integrado
  6. FTTH. Idéntico al anterior con el ONT separado del router:
    ONT
    ONT
    Router neutro (router sin modem)
    Router neutro (router sin modem)
  7. IMPORTANTE Dibuja un ejemplo de última milla GPON partiendo de núcleo de red, OLT de 4 segmentos, y un segmento completamente detallado para 64 ONTs por segmento, repartidos en dos etapas de splitters 1x4 y 1x16. Puedes ayudarte de la figura siguiente, pero ten en cuenta que sólo tiene una etapa de splitting:

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