View
0
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Fondazione Ugo Bordoni
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11Roma, 11--14 Maggio 200914 Maggio 2009
Dal Dal DigitalDigital Divide alle Reti di Divide alle Reti di Nuova Generazione (NGN)Nuova Generazione (NGN)
Relatori : Francesco Matera
Luca Rea
Sergio Pompei
mat@fub.it
+39 0654802215
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
OutlineOutline
Ruolo della FUB: Ruolo della FUB:
•• sperimentazioni e supporto tecnico, normativo ed economico al Misperimentazioni e supporto tecnico, normativo ed economico al Ministero nistero
dello Sviluppo Economicodello Sviluppo Economico
•• Ricerca scientifica nel campo delle reti di TLC Ricerca scientifica nel campo delle reti di TLC
Panoramica sulle reti di TLC..qualche definizionePanoramica sulle reti di TLC..qualche definizione
Situazione italianaSituazione italiana
NGN nellNGN nell’’accesso: tecniche accesso: tecniche FTTxFTTx
NGN nelle reti metro e NGN nelle reti metro e corecore
ConclusioniConclusioni
2
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Definizione di NGN (Next Generation Network)
E’ l’insieme delle reti di TLC che prevedono alcune evoluzioni chiavecome:
•• Connessione degli utenti con bande garantite elevate:Connessione degli utenti con bande garantite elevate:
(20 Mb/s, 50, 100) Mb/s (20 Mb/s, 50, 100) Mb/s
•• la convergenza dei servizi (triple e quadruple play);la convergenza dei servizi (triple e quadruple play);
•• il trasporto su pacchetti IP/Ethernet (il trasporto su pacchetti IP/Ethernet (AllAll IP). IP).
E’ richiesto:
•• Interventi in area di accesso: fibra otticaInterventi in area di accesso: fibra ottica
•• Adeguamento della rete metro e Adeguamento della rete metro e corecore
•• Garanzia della QualitGaranzia della Qualitàà del Serviziodel Servizio
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
La situazione italianaLa situazione italiana
In Italia penetrazione larga banda troppo bassa (17%). Praticamente unica infrastruttura di accesso (doppino)
20 Mb/s è ormai commerciale, ma funzionerà a regime? (interferenze nei doppini se troppi utenti). L’obiettivo è 50/100 Mb/s per utenza, ma almeno 20 Mb/s certi!
•• TV HD=10 Mb/s (MPG4), TV HD tridimensionale=14 Mb/s TV HD=10 Mb/s (MPG4), TV HD tridimensionale=14 Mb/s
Come 20/50/100 Mb/s per utente?
•• DigitalDigital Divide: circa 2000 comuni vanno ancora connessi al Divide: circa 2000 comuni vanno ancora connessi al backbonebackbone con con alta capacitalta capacitàà (occorre fibra ottica!). Per situazione immediate WI(occorre fibra ottica!). Per situazione immediate WI--MAX, MAX, HSPA, LTEHSPA, LTE
•• Centri urbani: Centri urbani: FTTxFTTx, fibra fino all, fibra fino all’’edificio (EPON/GPON, edificio (EPON/GPON, ActiveActive OpticalOpticalNetwork) Network)
•• Costi, scorporo rete di accesso, ridefinizione del concetto di Costi, scorporo rete di accesso, ridefinizione del concetto di unbundlingunbundling per per reti ottichereti ottiche
Convergenza IP DVB (TV digitale terrestre): decoder ibridi
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Il test Il test bedbed di rete IP ISCTIdi rete IP ISCTI--FUBFUB
IP DSLAM
Line Simulator
J2
J3
J1
J4
C1
C2
C3
xDSL Access (ADSL2+)
FTTx Access (EPON)
OLT
ONU1
ONU2
ONU3
ONU4
Fast Ethernet
Doppino telefonico
Roma – Pomezia Anello Ottico 50 Km single mode 1550 nm
Optical link 50 m multi mode 850 nm
EPON UP 1310 nmDOWN 1480 nm
IP DSLAMLine
Simulator
xDSL Access (VDSL)
NAS 3640 Switch ATM
ATM DSLAM
Line Simulator
Line Simulator
ATM DSLAM
xDSL Access (ADSL)
xDSL Access (SHDSL)Alcatel
ESS 7450
Juniper M10 e M10i
Cisco 3845
Alcatel ESS 7450
Cisco 3640
FiberHome OLT e ONU
ALCATEL IPDSLAM 7324
ASAM 1000 e 7300
Video Server
Anello ottico sperimentale Roma - Pomezia, distanze variabili tra 50 e 350 Km
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Ruolo del test bed
Analisi della Quality of Service (QoS) per servizi di rete fissa a suportodel Ministero dello Sviluppo Economico (Dipatimento Comunicazioni)
Supporto alle imprese
Ricerche:•• Instradamento basato su livelli sempre piInstradamento basato su livelli sempre piùù bassi della PILA OSI (dal 3 bassi della PILA OSI (dal 3
verso 1 verso 1 -- AllAll opticaloptical ))
Dal livello 3 verso il livello 2: DiffServ-MPLSVirtual Private LAN Service (VPN L2, molto importante per operatori)Provider Backbone Transport (PBT)
Verso il livello 2: OBS, OPS, All Optical Wavelength Routing
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
7
Centraloffice
Splitterottico
a)
b)
c)PON
Costi scavi:• 70 keuro/km scavo travizionale• 35 Keuro/km minitricea e No Dig• 300 keuro costo medio nazionale per rilegare una centrale al backhauling in fibra ottica
• 60 keuro per rilegare una centrale al backhauling con tecnologia wireless
Centraloffice
Centraloffice
Curbswitch
Possibili scenari
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
DSLAM
Cavo
PrimoArmadio
SecondoArmadio
500-1000 m 100-300 m 50-200 m
Centrale
Switch/Router
PrimoArmadio
SecondoArmadio
a) Best current architecture
DSLAMFibra ottica
b) Fiber to the cabinet
Architetture FTTx (1/3)
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Switch/router
PrimoArmadio Secondo
ArmadioFibra ottica
c) Fiber to the curbDSLAM
Switch/router
PrimoArmadio
SecondoArmadioFibra ottica
d) Fiber to the buildingD
Architetture FTTx (2/3)
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Switch/router
PrimoArmadio
SecondoArmadioFibra ottica
e) Fiber to the home
Architetture FTTx (3/3)
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Basic PON operations
The optical line terminal (OLT) broadcasts data downstream on 1,The optical line terminal (OLT) broadcasts data downstream on 1,510 nm and 510 nm and the the ONTsONTs burst data back upstream on 1,310 nm in their assigned time sloburst data back upstream on 1,310 nm in their assigned time slots. ts.
A basic Passive-Optical-Network operation enables service to as many as 32 optical-network terminals (ONTs). Each ONT, in turn, can be connected to multiple
subscribers, making fibre more affordable for access networks
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Downstream Traffic Scheduling
OLT
A
B
C
Passive Splitter
A B C B
AB
CB
A B C B
AB
CB
OLT schedules traffic inside timeslots -Time Division Multiplexing (TDM) scheme
Time slots can vary from ∼μs to ∼ms
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Upstream Traffic Scheduling
In general, PON standards propose Time Division Multiplexing Access (TDMA) schemes− Upstream time slicing and assignment
OLT
ONU
ONU
ONU
Passive Splitter
C
AB B
A B C B
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Evolution of the standards
EPONEPON10 Gb10 Gb
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Fiber in the loop (1/2)PON standardization: a brief history
ATM PON (A-PON)• Traffic is carried using ATM raw-cell format and framing• 1982: idea of PON (British Telecom)• 1987 – 1999: PON testbeds by BT, Deutsche Telekom (Eastern Germany), NTT (Japan),
BellSouth (Atlanta, USA)• 1995: 622 Mbit/s APON testbed (RACE BAF project)• 1996: beginning of Full Service Access Network (FSAN) works• 1997-’98: ACTS BONAPARTE and EXPERT/VIKING projects
Broadband PON (B-PON)• APON system is standardized by ITU-T with a new name to indicate that the PON can
offer full broadband service and not just ATM• Line rates: 155 Mbit/s symmetrical or 622/155 Mbit/s down/upstream; ONU/OLT max
distance: 20 km; max. # ONUs: 64• 1998-’00: ITU-T G.983.1 (physical aspects) and G.983.2 (ONT management and control)• 2001-’02: other ITU-T G.983.x and Q.834.x, e.g.
G.983.4/.7: Dynamic Bandwidth Assignment (DBA), providing statistical multiplexing (⇒ more users per ONU) and Quality of Service (QoS) enforcementG.983.3: adoption of WDM to increase capacity or to carry video signals
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Ethernet PON (EPON)• Traffic is carried using Ethernet framing
Cheaper user equipment then BPONEthernet much more widespread than ATM
• Higher subscriber rates (up to 1.25 GbE symmetrical), 16 ONU (power budget)• 2001: IEEE 802.3ah Study Group “Ethernet in the First Mile (EFM)”• First documents in Sept. 2003)• 2004: final approval of Standard IEEE 802.3ah
Gigabit-capable PON (G-PON)• Traffic is carried by using different possible framings: ATM (G.983 base) or via G-PON
Encapsulation Method (GEM), which can interface SDH (G.707 base) or Ethernet (IEEE802.3 base).
• Various line rates, up to 2.4 Gbit/s symmetrical, ONU/OLT max distance: 20 km; max. # ONUs: 64-128
• 2001: activity initiated by the FSAN group• 2003: ITU-T G.984.x
Fiber in the loop (2/2)PON standardization: a brief history
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Technical Standards Comparison
TechnologyTechnology StandardStandardDownstream/Downstream/
Upstream Upstream BandwidthBandwidth
# ONT served# ONT served LambdaLambda Framing/Framing/ProtocolProtocol DistanceDistance
APON/BPON (ATM PON/ Broadband PON)
ITU-T G.983.x
155, 622 or 1244 Mbit/s down
155 or 622 Mbit/s up
Limited by power budget and ONU addressing limits:
16 to 32 splitter
1490 nm Down
1310 nm Up
(1550 nm Down for RF video )
ATM 20 km
GPON (Gigabit PON) ITU-T G.984
1.2 or 2.4 Gbit/s down
155, 622, 1.2 or 2.4 Gbit/s up
Up to 64(physical)
Up to 128 (logical)
1490 nm Down
1310 nm Up
(1550 nm Down for RF video)
GEM: G-PON Encapsulation
Method (supports Ethernet), ATM
10/20 km (up to 60
km )
EPON
(Ethernet PON)*IEEE 802.3ah Symmetric 1.25 Gbit/s Up to 16
1550 nm Down
1310 nm UpEthernet 10/20 km
10GEPON (10 Gigabit Ethernet PON)
IEEE 802.3av (Working
Task Force)
10 Gbit/s down 1 Gbit/s up
(symmetric 10 Gbit/sin the future?)
32 (maybe more?)
1480-1500 nm Down ?
1260-1360 nm Up ?
1550-1560 Video overlay ?
Ethernet 20 km
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Transmission Efficiency
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
EPON GPON BPON
Mb/
s
scheduling OH : framedelineationscheduling OH : PHY burst OH
scheduling OH : controlmessagespayload encapulation OH
line coding
payload
From A. Pattavina, E-Photon/One
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Simple WDM-PON
Number of Number of ONUsONUs limited by wavelengthslimited by wavelengths
PointPoint--toto--point topologypoint topology
LongLong--reach (almost pointreach (almost point--toto--point reach)point reach)
WDM Receiver
Receiver Array/Optical
Demux
AWG
1 x N
Receiver
ONUsWDM ModulatedSource
OLT
Central Office (CO)
λ1, λ2….λn
λN+1, λN+2….λ2N
λ1
λN+1
λN
λ2N
Transmitter
Receiver
Transmitter
.
.
Filter as Optical router
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Sperimentazioni FUB-ISCTI su PON
Unbundling di livello 2:Garanzia di QoS e banda in tutta le rete fino alla ONU grazie al VPLS&VLANTAGIn press on IEEE/OSA Journal of OpticalNetworking and Communication
Garanzia della QoS su una profilatura di banda a 40 Mb/s in upstream/downstream in EPON anche con congestione in rete
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Photonics Evolution
Distanze
10 m 100 m 1 km 10 km 100 km ≥ 1000 Km
2008
2010
2015
ADSL2+
VDSL/2 FTTP
FTTBFTTH Provider backbone transpoort
T-MPLS
VPLSMPLS
Optical Packet switching
Optical burst switching
Conversione lunghezza d’onda
GbEGbE SDHSDH
OTN
FTTH
WDM
L3
L2
L1
VDSL2
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Evolution of Ethernet hierarchy (2/2)
Payload
EtherType
DASA
802.1
Payload
EtherType
VIDEtherType
DASA
802.1Q
Payload
EtherType
C-VID
S-VIDEtherType
EtherType
DASA
802.1ad
Payload
EtherType
C-VID
S-VIDEtherType
EtherType
B-DAB-SA
EtherType
DASA
EtherTypeI-SID
B-VID
802.1ah
STP, floading and learning are still the basic rules to decide paths.
• Without a hierarchy Ethernet networks have a flat structure
• Q-tag identifies VLAN
• Q-inQ identifies customer
• MAC-in-MAC allows totransparently transport customerframe from UNI to UNI
Separating infrastructure end points from service end pointshas profound implications asto what Ethernet is capable of
From M. Settembre Ericsson 2006
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Gestione della QoS: DiffServ over MPLS
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Verso il processamento ottico
OXCOXCOXC
OXCOXCOXC
OXCOXCOXC
OXCOXCOXC
OADMOADMOADM OADMOADMOADM
OADMOADMOADM
OADMOADMOADM
OADMOADMOADM
OLOLTTOLOL
TT
OADMOADMOADM
OAOAOA
OAOAOA
OAOAOA
REGREGREG
Reti GMPLS
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
E IPv6?
Maggiori indirizzi, controllo della QoS, sicurezza, mobilità…
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009 26
GMPLS Core Network
Area 1
Area 2
Area 3
ADSL2+DSLAM
ModemADSL 2+
Gold VPLSSilver VPLSBronze VPLS
VLAN Tagging
VLAN Tagging
Data Flow
Customer Edge (CE)
Provider Edge (PE)
CE 1
PE 2
PE 1
CE 2
ServerClient
Gold VLAN
TowardsTowards CarrierCarrier Ethernet: Ethernet: VirtualVirtual Private LAN Service Private LAN Service (VPLS) (VPLS) ConfigurationConfiguration
Silver VLANBronze VLAN
26
Fiber and Integrated Optics-August 2008-
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009 27
OpticalOptical processprocess in in GbEGbE network: network: introductionintroduction ofof wavelenghtwavelenght conversionconversion
HD IPTV test
In press on IEEE PhotonicsTechnology Letters, december2008
Forum P.A.Forum P.A.Roma, 11-14 Maggio 2009
Conclusioni
Per le NGN occorrono enormi investimenti: 10-15 miliardi di Euro
Sono indispensabili
Almeno 20 Mb/s certi per utenza
Portare la fibra a tutti è un investimento per il futuro!
Fibra ottica indispensabile anche per le reti mobili
Il trasporto tutto su Ethernet sarà un vantaggio in termini di costi e semplicità
Importanza delle reti PON per FTTx, ma attenzione al dimensionamento nx20 Mb/s
Recommended