Fiber to the Home

1

• Fiber to the Home

• Erik Radius, Jan Martijn Metselaar

• Colloquium voor SNE Master
• 1 april 2009

2

• Agenda

Even voorstellen
Fiber to the Home de technologie
Breedband netwerken Netwerk Architectuur
Discussie!
2

• Agenda

3
Even voorstellen

• Erik Radius
• Jan Martijn Metselaar

Even voorstellen
4

• Agenda

Even voorstellen
Fiber to the Home de technologie
Breedband netwerken Netwerk Architectuur
Discussie!
4

• Agenda

5
FTTH technologie de optica nader bekeken

• Glasvezel bevatdrie onderdelen
• 1 glazen kern
• 2 glazen mantel
• 3 kunststof bescherming

FTTH technologie
6
Glasvezel werking

• Hogere brekingsindex in de kern dan in de mantel
• Totale interne reflectie op kern/mantel overgang

FTTH technologie
7
Multimode versus Singlemode (1)

• Multimode
• Grote kern 50 / 62,5mm
• Meerdere optische modi aanwezig
• Bandbreedteafstand produkt is beperkt
• Daardoor alleen geschikt voor kortere afstanden
  (lt1km)

FTTH technologie
8
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

FTTH technologie
9
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

FTTH technologie
10

• Herhaling dempingsgrafiek van silica fiber

11

• Demping omlaag door verbetering fiberproductie

12

• Power budget

Bron http//www.thefoa.org/
13
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

• power budget

14
Optical power budget casus 1

• Laser power -7 dBm
• Fiber attenuation 0,4 dB per kilometer
• Fiber lengte 20 km
• Receiver sensitivity -29 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)

• power budget

15
Optical power budget casus 2

• Laser power 1 dBm
• Fiber attenuation 0,25 dB per kilometer
• Fiber lengte 40 km
• Receiver sensitivity -12 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)

• power budget

16
Voor/nadelen glasvezel

• Vraagje aan de zaal... bedenk
• 3 voordelen van glasvezel t.o.v. electrische
  kabels
• ... en ...
• 3 nadelen

FTTH technologie
17
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

• FTTH technologie

18
Core/Metro/Access
19
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
FTTH technologie
20
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

FTTH technologie
21
Miniducts vormen aftakkingen

• 1, 7, 12, 24 dunne buisjes in een grondkabel
• Aftakkingen van buisjes relatief eenvoudig

FTTH technologie
22
Vezel in miniduct

• Vezelkabeltje in buis blazen

FTTH technologie
23
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

FTTH technologie
24

• Film kijken

25
Fiber architecturen (1) Point-to-point

• point-to-point
• 1 op 1 fiberverbinding tussen POP en
  klant-aansluiting

FTTH technologie
26
Fiber architecturen (2) PON

• point-to-multipoint (PON passive optical
  network)
• optische splitter verdeelt signaal over meerdere
  eindpunten

FTTH technologie
27
PON shared medium
28
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

FTTH technologie
29
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

FTTH technologie
30
POP fiber management
FTTH technologie
31
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

FTTH technologie
32

• Agenda

Even voorstellen
Fiber to the Home de technologie
2
Breedband netwerken Netwerk Architectuur
3
Discussie!
32

• Agenda

33
Discussie / Quizzz

• Dual play, Triple play, Multi play
• IP all the way!
• Maar wat moet de klant er mee?

Breedband diensten
34
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

Breedband diensten
35
Breedbandige dienstverlening over FTTH netwerken

• Maarre, hoe komt al die content nu bij die eind
  gebruiker?
• Stukje netwerk architectuur

Breedband diensten
36
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

Breedband diensten
37
Netwerk Architectuur Drie lagen model
Service provider 1
Service provider 2
core
Core netwerk
metro
access
38
Discussie / Quizzz

• Het hoe, wat en waarom van Huidige breedband
  netwerken
• Protocollen?
• Snelheden?
• Mogelijkheden?
• Beperkingen?

Breedband diensten
39
Netwerk Architectuur Ethernet als uniforme
Laag-2
ATM
Leased line
Frame Relay
Ethernet
Ethernet
X.25
PPP
Packet over Sonet (POS)
SONET
STM-1, 4, 16
SDH
Breedband diensten
40
Netwerk structuur Domein scheiding
Core
Access
Distributie / Core
ISP 1
CPE
WWW
backbone
ISP 2
ISP 3
PSTN/ISDN
Exploitant domein
eindgebruiker domein
service provider domein

• Wholesale model exploitant levert netwerk
  capaciteit aan meerdere service providers.

41
Netwerk Architectuur Access connectie model
Hoe komt de IP verbinding tussen eind-gebruiker
en netwerk tot stand?

• Point-to-Point Protocol (PPP)
• IP over PPP over Ethernet
• PPP sessie van modem tot in distributie laag
• IP adres uitgifte in PPP sessie setup via RADIUS
• connection oriented
• Meerdere PPP sessies voor QoS garanties

• Ethernet Bridging DHCP model
• IP over Ethernet
• IP adres uitgifte via DHCP
• connection less
• QoS via Ethernet Class of service

Breedband diensten
42
Netwerk Architectuur MPLS VPN
MPLS VPN
Ethernet Bridging
VPN SP 1
VPN ISP 1
Distributie / Core apparatuur
ISP 1
CPE
VPN ISP 2
VPN SP 2
ISP 2
backbone
ISP 3
VPN ISP 3
VPN SP 3
City PoP
Exploitant domein
eindgebruiker domein
service provider domein
43
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

Breedband diensten
44

• Netwerk Architectuur MPLS primer labels

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

45

• Netwerk Architectuur MPLS primer forwarding

Routing informatie uitwisseling met andere routers
Control plane in een node
IP routing protocols
IP routing table
MPLS IP routing control
Label information Base (LIB)
Label binding uitwisseling met andere routers
Data plane in een node
Forwarding Information Base (FIB)
Label Forwarding information Base (LFIB)
46
Netwerk Architectuur Toenemende complexiteit
Complexiteit
Triple play
Dual play
Single play
Multiplay
Breedband diensten
47
Discussie / Quizzz

• Hoezo Quality of Service?
• Hoezo Security?

Breedband diensten
48
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

Breedband diensten
49
Netwerk Architectuur Quality of Service
QoS parameters op ingaand verkeer
QoS enforcement downstream 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

50
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

Breedband diensten
51
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
Private vlans vlan filtering
CPE configuratie beveiligen ? configuratie
forceren vanuit centraal systeem
52
Discussie / Quizzz

• Netwerk beheer?
• Waarom staan die ISPs nu zo vaak bij Kassa en
  dergelijke?

Breedband diensten
53
Netwerk IT - Beheer

• MRTG
• NAGIOS
• HP Openview

Breedband diensten
54
Netwerk IT - Provisioning

• We willen graag een zero touch , flow through
  provisioning systeem zodat alleen nog exception
  management nodig is
• Bullshit of ?

Breedband diensten
55
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

Breedband diensten
56
Netwerk IT Systemen
57

• Agenda

Even voorstellen
Fiber to the Home de technologie
2
Breedband netwerken Netwerk Architectuur
3
Discussie!
4
57

• Agenda

58
Thats all for now!

• Vragen?
• kan ook per email
• erik_at_winitu.com
• janmartijn_at_winitu.com

vragen