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• Danny Morocho

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REDES PON:

Historia La Historia de la comunicación por la fibra óptica es relativamente corta. En 1977, se instaló un sistema de prueba en Inglaterra; dos años después, se producían ya cantidades importantes de pedidos de este material. Las ondas de luz son una forma de energía electromagnética y la idea de transmitir información por medio de luz, como portadora, tiene más de un siglo de antigüedad. Hacia 1880, Alexander G. Bell construyó el fotófono que enviaba mensajes vocales a corta distancia por medio de la luz. Sin embargo, resultaba inviable por la falta de fuentes de luz adecuadas. Con la invención y construcción del láser en la década de los 60 volvió a tomar idea la posibilidad de utilizar la luz como soporte de comunicaciones fiables y de alto potencial de información, debido a su elevada frecuencia portadora (1014 Hz). Por entonces, empezaron los estudios básicos sobre modulación y detección óptica. Los primeros experimentos sobre transmisión atmosférica pusieron de manifiesto diversos obstáculos como la escasa fiabilidad debida a precipitaciones, contaminación o turbulencias atmosféricas. El empleo de fibras de vidrio como medio guía no tardó en resultar atractivo: tamaño, peso, facilidad de manejo, flexibilidad y coste. En concreto, las fibras de vidrio permitían guiar la luz mediante múltiples reflexiones internas de los rayos luminosos, sin embargo, en un principio presentaban elevadas atenuaciones. En 1959, como derivación de los estudios en física enfocados a la óptica, se descubrió una nueva utilización de la luz, a la que se denominó rayo láser, que fue aplicado a las telecomunicaciones con el fin de que los mensajes se transmitieran a velocidades inusitadas y con amplia cobertura. Sin embargo esta utilización del láser era muy limitada debido a que no existían los conductos y canales adecuados para hacer viajar las ondas electromagnéticas provocadas por la lluvia de fotones originados en la fuente denominada láser. Fue entonces cuando los científicos y técnicos especializados en óptica dirigieron sus esfuerzos a la producción de un ducto o canal, conocido hoy como la fibra óptica. En 1966 surgió la propuesta de utilizar una guía óptica para la comunicación. En 1966 se produce un gran hito para los que serán las futuras comunicaciones por fibra óptica, y es la publicación por Kao y Hockman de un artículo en el cual se señalaba que la atenuación observada hasta entonces en las fibras de vidrio, no se debía a mecanismos intrínsecos sino a impurezas originadas en el proceso de fabricación. A partir de esta fecha empiezan a producirse eventos que darán como resultado final la implantación y utilización cada vez mayor de la Fibra Óptica como alternativa a los cables de cobre:

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1970: Corning obtiene fibras con atenuación 20 dB/km.

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1970: Primer láser de AIGaAs capaz de operar de forma continua a temperatura ambiente. Sin embargo, el tiempo de vida medio era de unas pocas horas. Desde entonces, los proceso han mejorado y hoy es posible encontrar diodos láser con más de 1.000.000 horas de vida media.

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1971: C.A. Burrus desarrolla un nuevo tipo de emisor de luz, el LED, de pequeña superficie radiante, idóneo para el acoplamiento en Fibra Óptica. Por lo que se refiere a los fotodetectores, los diodos PIN y los de avalancha a base de silicio, fueron desarrollados sin dificultades y ofrecían buenas características. Sin embargo, no podían aplicarse en longitud de onda > 1100 nm. El germanio era un buen candidato a ser utilizado para trabajar entre 1100 y 1600 nm, y ya en 1966 se disponía de ellos con elevadas prestaciones eléctricas. Sin embargo, la corriente de oscuridad (ruido) del germanio es elevada y da motivo a ensayos con fotodiodos con materiales como InGaAsP. El primer PIN de InGaAs se realiza en 1977.

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1972: Fibra Óptica con núcleo líquido con atenuación 8 dB/km.

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1973: Corning obtiene Fibra Óptica de SiO2 de alta pureza con atenuación 4 dB/km y deja obsoletas a las de núcleo líquido.

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1976: NTT y Fujicura obtienen Fibra Óptica con atenuación 0,47, dB/km en 1.300 nm, muy próximo al límite debido a factores intrínsecos (Rayleigh) .

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1979: Se alcanzan atenuaciones 0,12 dB/km con fibras monomodo en 1550 nm. También en 1975 se descubría que las Fibras Ópticas de SiO2 presentan mínima dispersión en torno a 1300 nm, lo cual suponía disponer de grandes anchuras de banda para la transmisión, en cuanto a la dispersión del material de la fibra constituye un factor intrínseco limitativo. Las nuevas posibilidades que ofrecían las Fibras Ópticas también estimularon la investigación hacia fuentes y detectores ópticos fiables, de bajo consumo y tamaño reducido.

Esta forma de usar la luz como portadora de información se puede explicar de la siguiente manera: Se trata en realidad de una onda electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, con la única diferencia que la longitud de las ondas es del orden de micrómetros en lugar de metros o centímetros. En poco más de 10 años la fibra óptica se ha convertido en una de las tecnologías más avanzadas que se utilizan como medio de transmisión. Este novedoso material vino a revolucionar los procesos de las telecomunicaciones en todos los sentidos, desde lograr una mayor velocidad y disminuir casi en su totalidad los ruidos y las interferencias hasta multiplicar las formas de envío en comunicaciones y recepción por vía telefónica.

Con el fin de posibilitar el acceso a servicios de gran ancho de banda a usuarios localizados a distancias tales que no es posible ofrecerlos con tecnologías xDSL por sus limitaciones técnicas en cuantos a sus condiciones de funcionamiento, o que para ello se deben acercar los nodos xDSL a la zona a servir (es decir un modelo FTTC), en este caso se vuelven atractivas las tecnologías de acceso mediante fibra óptica hasta el domicilio del cliente, es decir FTTH. En este sentido existen diversas tecnologías disponibles y topologías implementables a fin de realizar un despliegue de acceso mediante fibra hasta el hogar. Estas tecnologías pueden clasificarse en primera instancia en dos grandes grupos: 

Redes Activas: red de fibra óptica con elementos activos en ella (fuera de la central), como en el caso de SDH-NG, o una red Metro Ethernet suficientemente distribuidas de modo que se pueda conectar directamente los clientes a la red. En ese caso estas redes cumplirían la función de red de acceso y no únicamente de transporte como es actualmente.

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Redes Pasivas: son redes de fibra óptica cuyos componentes son enteramente pasivos en la red de distribución (no en la central y domicilio del cliente). Estas se denominan PON (Pasive Optical Network). Permiten compartir una misma fibra entre varios usuarios.

PON, conocida como una red óptica pasiva (Passive Optical Network), es un tipo de red que se caracteriza porque tiene una gran variedad de aplicaciones dentro de la banda ancha a los usuarios mediante accesos de fibra óptica. Este tipo de red nos permite destruir todos los componentes activos que puedan existir entre el servidor y el cliente añadiendo en dicho lugar componentes ópticos pasivos que estos son los divisores ópticos pasivos. Estos divisores nos serviran para manipular el tráfico por la red, el elemento más importante es el dispositivo divisor óptico (conocido como splitter), el cual lo conocemos más con el nombre splitter. Con este sistema pasivo ayudamos a reducir los costes y además son bastantes utilizados en las redes FTTH. Por otra parte es importante la arquitectura pasiva que posee, ya que esta nos ayuda a reducir los costes como anteriormente he mencionado y por otra parte el ancho de banda no es dedicado, sino que en una misma fibra en los puntos de acceso de la red de los usuarios es multipliexado. Se podria decir, que en conclusión estamos hablando de una configuración punto-multipunto. Una red óptica pasiva está formada básicamente por, un modulo OLT (Optical Line Terminal - Unidad Óptica Terminal de Línea) que se encuentra en el nodo central, un divisor óptico (splitter) y varias ONUs (Optical Network Unit - Unidad Óptica de Usuario) que están ubicadas en el domicilio del usuario. La transmisión se realiza entonces entre la OLT y la ONU que se comunican a través del divisor, cuya función depende de si el canal es ascendente o descendente. En definitiva, PON trabaja en modo de radiodifusión utilizando splitters (divisores) ópticos o buses.

En canal descendente, una red PON es una red punto-multipunto donde la OLT envía una serie de contenidos que recibe el divisor y que se encarga de repartir a todas las unidades ONU, cuyo objetivo es el de filtrar y sólo enviar al usuario aquellos contenidos que vayan dirigidos a él. En este procedimiento se utiliza la multiplexación en el tiempo (TDM) para enviar la información en diferentes instantes de tiempo. En canal ascendente una PON es una red punto a punto donde las diferentes ONUs transmiten contenidos a la OLT. Por este motivo también es necesario el uso de TDMA para que cada ONU envíe la información en diferentes instantes de tiempo, controlados por la unidad OLT. Al mismo tiempo, todos los usuarios se sincronizan a través de un proceso conocido como "Ranging". Para finalizar en la actualidad se sigue trabajando con tecnologías que explotan el bucle de abonado de cobre , como por ejemplo el ADSL, pero de todas formas es necesario tener en cuenta la demanda de los usuarios de un ancho de banda aun más grande, ya que el cobre es el inconveniente que tiene, solo puede ofrecernos un ancho de banda en "canal descendente" de 8Mbps y en "canal ascendente" 4Mbps, a este inconveniente se le suman muchos más como por ejemplo que cuando la distancia entre el usuario y la central aumenta los valores anteriores disminuyen aun más.

Características comunes de los sistemas PON Desde 1995, las compañías operadoras de telecomunicaciones han estado trabajando durante mucho tiempo en una red de servicios integrada de acceso al abonado, la cual le permitiera al usuario un acceso en banda ancha a través de fibra óptica, y esta contuviera los costes de un despliegue tradicional punto a punto (como hace ADSL con el bucle de abonado en cobre, o bien en fibra óptica). Las Redes Ópticas Pasivas toman su modelo de las redes CATV. Esta está compuesta por varios nodos ópticos unidos con la cabecera a través de fibra óptica, de los cuales se derivan, mediante una arquitectura compartida de cable coaxial, los accesos a los abonados. Normalmente, en las redes CATV, cada nodo óptico ataca a un determinado número de usuarios (en función del ancho de banda que se quiere asignar a los usuarios) utilizando cable coaxial y splitters (divisores) eléctricos. Las redes ópticas pasivas intercambian el tramo de coaxial por fibra óptica monomodo y los derivados eléctricos por divisores ópticos. De esta manera, la mayor capacidad de la fibra permite ofrecer unos anchos de banda mejorados, en canal descendente y sobre todo en canal ascendente, superando la limitación típica de 36Mbps de los sistemas cablemodem DOCSIS y EURODOCSIS por nodo óptico.

La arquitectura PON está centrando la atención de la industria de las telecomunicaciones gracias a las ventajas que se presentan a continuación: 

Las redes PON permite atacar a usuarios localizados a distancias de hasta 20 Km desde la central (o nodo óptico). Esta distancia supera considerablemente la máxima cobertura de las tecnologías DSL (máximo 5Km desde la central).

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Las redes PON minimizan el despliegue de fibra en el bucle local, al poder utilizar topologías árbol-rama mucho más eficientes que las topologías punto-a-punto. Además, simplifica la densidad del equipamiento de central, reduciendo el consumo.

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Las PON ofrecen una mayor densidad de ancho de banda por usuario debido a la mayor capacidad de la fibra para transportar información que las alternativas de cobre (xDSL y CATV).

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Como la arquitectura punto-multipunto, las PON permiten superponer una señal óptica de Televisión procedente de una cabecera CATV en otra longitud de onda sin realizar modificaciones en los equipos portadores de datos.

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Las redes PON aumentan la calidad del servicio y simplifican el mantenimiento de la red, al ser inmunes a ruidos electromagnéticos, no propagar las descargas eléctricas procedentes de rayos.

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PON permite crecer a mayores tasas de transferencia superponiendo longitudes de onda adicionales.

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Aunque las redes PON como concepto existen desde la década de los 90, solo en los últimos dos o tres años han llegado ha alcanzar una madurez tecnológica que permiten que numerosos operadores comiencen a utilizarlas en forma masiva. En estos momentos parace que sea la opción preferida para edificar la futura red de acceso al abonado, una vez agotadas las posibilidades de crecimiento de las tecnologías xDSL.

APON, BPON, GPON y EPON APON (ATM Passive Optical Network): Fue la primera red que definió la FSAN, era un grupo formado por 7 operadores de telecomunicaciones con el fin de agrupar las especificaciones para el acceso de banda ancha a las viviendas. APON basa su transmisión en canal descendente en ráfagas de celdas ATM (Modo de transferencia asíncrona) con una tasa máxima de 155 Mbps que se reparte entre el número de ONUs que estén conectadas. En canal descendente, a la trama de celdas ATM, se introducen dos celdas PLOAM para indicar el destinatario de cada celda y otra más para información de mantenimiento.Su

inconveniente inicial era la limitación de los 155 Mbps que más adelante se aumentó hasta los 622 Mbps. Posiblemente APON provee el conjunto más rico y exhaustivo de características de operación y mantenimiento (OAM) de todas las tecnología PON. Como contrapartida, la interconexión de los equipos de cabecera APON OLT con las redes de transporte se realiza a nivel SDH/ATM, requiriendo una infraestructura de transporte de esta naturaleza. Por otro lado el ancho de banda de los equipos APON está limitado a 155Mbps repartido entre los usuarios que componen en nodo óptico. Posteriormente este límite fue ampliado a 622Mbps. El termino APON apoyado en un principio por la FSAN fue reemplazado por BPON (Broadband PON Redes Ópticas Pasivas de Banda Ancha) haciendo referencia a la posibilidad de dar soporte a otros estándares de banda ancha, incluyendo Ethernet, distribución de video, VPL (líneas privadas virtuales, virtual private line), etc.

BPON (Broadband PON): es un estándar basado en anterior (APON), pero con la diferencia que pueden dar soporte a otros estándares de banda ancha. Originalmente estaba definida con una tasa de 155 Mbps fijos tanto en canal ascendente como descendente; pero, más adelante, se modificó para admitir, tráfico asimétrico: canal descendente -> 622 Mbps // Canal ascendente -> 155 Mbps y tráfico simétrico: canal descendente y ascendente -> 622 Mbps. BPON no es la última intervención de la FSAN a las redes ópticas pasivas. El aumento del ancho de banda demandado por los usuarios unido al balanceo del tipo de tráfico exclusivamente hacia tráfico IP, incidieron directamente en el desarrollo de una nueva especificación que se apoyaba en el estándar BPON, altamente ineficiente para el transporte de tráfico IP, que mejorara utilizaba un procedimiento de encapsulación denominado GFP (Procedimiento General de Segmentación General Framing Procedure) que aumentaba la eficiencia de la arquitectura, permitiendo mezclar tramas ATM de tamaño variable. No obstante presentaban un coste elevado y limitaciones técnicas.

GPON (Gigabit PON): Es una evolución de BPON, nos ayuda a mejorar la transmisión del tráfico IP y ATM mediante celdas de tamaño variable. Este nuevo estándar surgió con el fin de establecer nuevas exigencias a la red: 

Soporte de todos los servicios: voz (TDM, tanto SONET como SDH), Ethernet (10/100 BaseT), ATM,…



Alcance máximo de 20 km, aunque el estándar se ha preparado para que pueda llegar hasta los 60 km



Soporte de varios bitrate con el mismo protocolo, incluyendo velocidades simétricas de 622 Mb/s, 1.25 Gb/s, y asimétricas de 2.5 Gb/s en el enlace descendente y 1.25 Gb/s en el ascendente.



OAM&P extremo a extremo.



Seguridad del nivel de protocolo para el enlace descendente debido a la naturaleza multicast de PON.



El número máximo de usuarios que pueden colgar de una misma fibra es 64 (el sistema está preparado para dar hasta 128).

GPON es un estándar muy potente pero a la vez muy complejo de implementar que ofrece: 

Soporte global multiservicio: incluyendo voz (TDM, SONET, SDH), Ethernet 10/100 Base T, ATM, Frame Relay y muchas más.



Alcance físico de 20 km.



Soporte para varias tasas de transferencia, incluyendo tráfico simétrico de 622Mbps, tráfico simétrico de 1.25Gbps y asimétrico de 2.5Gbps en sentido descendente y 1.25 en sentido ascendente.



Importantes facilidades de gestión, operación y mantenimiento, desde la cabecera OLT al equipamiento de usuario ONT.



Seguridad a nivel de protocolo (cifrado) debido a la naturaleza multicast del protocolo.

EPON (Ethernet PON): Este tipo de red se caracteriza porque transporta tráfico nativo de red Ethernet en lugar del clásico tráfico ATM. Se mejora el tráfico IP, la seguridad y soporta mayores velocidades de transmisión de datos.

A finales de los años 90, PON comenzó a ser considerado tanto por las operadoras como por los suministradores como una interesante solución para ofrecer acceso de fibra óptica hasta los usuarios residenciales. Su naturaleza punto a multipunto, resultaría en ahorros significativos en la instalación de la fibra óptica y en interfaces ópticos. Además, PON no requiere de dispositivos electrónicos u optoelectrónicos activos para la conexión entre el abonado y el operador y, por lo tanto, supone una inversión y unos costes de mantenimiento considerablemente menores. A medida que la fibra se abarataba y los distintos organismos regulatorios de cada país se interesaban más por las conexiones de redes de fibra óptica, los operadores y fabricantes comenzaron a impulsar las tecnologías PON. En la primavera de 1995, se formó el FSAN (Full Service Access Network), con el fin de promover estándares mediante la definición de un conjunto básico de requerimientos y, de este modo, mejorar la interoperabilidad y reducir el precio de los equipos. Las especificaciones de PON del FSAN, formado por los principales operadores y suministradores de equipos de

telecomunicación y medida del mundo, reflejan las necesidades y el consenso de sus miembros. En 1998, APON (ATM PON) fue la primera especificación concebida por el FSAN. APON tuvo un notable éxito en cuanto a despliegue comercial, pero carecía de la capacidad requerida para ofrecer vídeo. Sus velocidades iniciales eran de 155 Mbps, aunque se mejoró posteriormente para soportar hasta 622 Mbps. El protocolo de transmisión se basa en ATM, lo cual supone problemas a la hora de adaptar y provisionar servicios, así como baja eficiencia para el transporte de datos. En 2001, el FSAN presenta BPON (Broadband PON), una tecnología que también se basa en ATM, con el problema de costes y complejidad que ello supone, pero introduce una longitud de onda adicional para transportar vídeo RF. Mientras BPON estaba siendo desplegado, con un gran éxito en Japón y EEUU, se definían EPON y GPON. EPON (Ethernet PON) era definido en 2004 por el grupo EFM (Ethernet First Mile) del IEEE como la técnica PON de nueva generación que, influenciada por la tecnología Gigabit Ethernet existente, permitía a los suministradores de equipos lanzar rápidamente al mercado equipos de mayores anchos de banda a precios más competitivos. No obstante, EPON carecía de muchas funcionalidades necesarias para el transporte de otros servicios con calidad de operador que daban lugar a soluciones propietarias. Así mismo, la eficiencia de línea es baja debido a una codificación de línea con gran sobrecarga. Aún así, es una tecnología con un notable éxito en Corea del Sur, Japón y Taiwán. Unos meses antes que EPON, también en 2004, se terminaba de definir GPON (Gigabit Passive Optical Network) por parte del ITU-T. El estándar incluye varias velocidades de línea de hasta 2,488 Gbps simétricas y asimétricas. Con una menor sobrecarga de codificación y tiempos de guarda menores, el ancho de banda neto de GPON es mucho mayor que el de EPON. Además de transportar tráfico de datos nativo, GPON también es capaz de transportar eficientemente otros servicios. El único problema en el momento de su definición era la mayor complejidad de esta tecnología y de los componentes, que hacían imposible tener productos comerciales en tan poco tiempo como en EPON. Sin embargo, desde el año 2006 este problema está resuelto y ya hay muchos operadores que han comenzado su despliegue.

Ventajas de las redes PON 

Aumento de la cobertura hasta los 20 Km. (desde la central). Con tecnologías DSL como máximo se cubre hasta los 5,5 Km.



Ofrecen mayor ancho de banda para el usuario.

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Mejora en la calidad del servicio y simplificación de la red debido a la inmunidad que presentan a los ruidos electromagnéticos.

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Minimización del despliegue de fibra óptica gracias a su topología.

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Reducción del consumo gracias a la simplificación del equipamiento.



Más baratas que las punto a punto.

Limitaciones de las redes ópticas Actualmente la implementación de redes totalmente ópticas inconvenientes, los cuales se mencionan a continuación:

presenta algunos



Escasa madurez con dispositivos DWDM recientes.

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Existencia de dispersión cromática y por modo de polarización en las fibras ya instaladas.

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Acumulación de diferencias de ganancias para distintas longitudes de onda en redes con EDFA en serie.

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La conmutación de paquetes sobre las capas ópticas obliga a disponer de buffers de almacenamiento en los nodos ópticos.

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Los dispositivos sintonizables son caros y tienen rango de sintonía baja lo que reducen la cantidad de canales a Multiplexar.

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Ausencia de métodos efectivos de administración y gestión de redes.

Redes SUPER-PON

Las redes Super-Pon se crean a fin de reducir el coste asociado de terminaciones de línea óptica (OLTs “Optical Line Terminations”). En estas nuevas redes interesa sobre todo la gran capacidad, por lo que se impone la multiplexación( Combinación de dos o más canales de información en un solo medio de trasmisión usando un multiplexor.) de un gran número de unidades de red óptica (ONUs) sobre cada OLT. Una posible arquitectura que pudiera implementar la anterior premisa de alta división sería aquella que presentase un elevado factor de división óptica (ej: 2048). Tan elevado factor conseguiría a través de una cascada de splitters acompañados de amplificadores ópticos, a fin de compensar las pérdidas que estos mismos suponen. Evidentemente, estas nuevas Redes, denominadas Super-Pon, tendrían un alcance mayor que las redes PON convencionales, estaríamos hablando de hasta unos 100km. Además podrían utilizar también un sistema de transporte ATM, y, muy posiblemente, implementarían en el canal ascendente los protocolos MAC tipo WDM y/o O-CDMA de presentaciones superiores al TDMA.

Normalización Desde el punto de vista de normalización el grupo Full Service Access Network (FSAN) de la UIT-T y el IEEE han elaborado una serie de estándares para redes ópticas pasivas, recogidos en la siguiente tabla. Cabe señalar también las labores de promoción de las tecnologías FTTH desarrolladas por el Fiber to the Home Council, formado en el 2001 por diferentes empresas (operadores, fabricantes, desarrolladores de aplicaciones, proveedores de contenidos, etc.) con sus ramas americana, europea y Asia-Pacífico.

Estándares de redes ópticas pasivas de UIT-T (FSAN) y de IEEE

Estándares xPON ITU-T G.983 APON (ATM ((Asynchronous Transfer Mode) Passive Optical Network): Fue la primera red que definió la FSAN, un grupo formado por 7 operadores de telecomunicaciones con el objetivo de unificar las especificaciones para el acceso de banda ancha a las viviendas. APON basa su transmisión en canal descendente en ráfagas de celdas ATM (Modo de transferencia asíncrona) con una tasa máxima de 155 Mbps que se reparte entre el número de ONUs que estén conectadas. En canal descendente, a la trama de celdas ATM, se introducen dos celdas PLOAM para indicar el destinatario de cada celda y otra más para información de mantenimiento. Su inconveniente inicial era la limitación de los 155 Mbps que más adelante se aumentó hasta los 622 Mbps. BPON (Broadband PON - Red Óptica Pasiva de Banda Ancha): Se basan en las redes APON pero con la diferencia que pueden dar soporte a otros estándares de banda ancha. Originalmente estaba definida con una tasa de 155 Mbps fijos tanto en canal ascendente como descendente; pero, más adelante, se modificó para admitir: 1. Tráfico asimétrico: canal descendente -> 622 Mbps Canal ascendente -> 155 Mbps. 2. Tráfico simétrico: canal descendente y ascendente -> 622 Mbps. No

obstante

presentaban

un

costo

elevado

y

limitaciones

técnicas.

ITU-T G.984 GPON(Gigabit-capable PON): Está basada en BPON en cuanto a arquitectura 1. Soporte global multiservicio: voz, Ethernet 10/100, ATM,... 2. Cobertura hasta 20 Km. 3. Seguridad a nivel de protocolo. 4. Soporte de tasas de transferencia: - Simétrico: 622 Mbps y 1.25 Gbps. - Asimétrico: descendente-> 2.5 Gbps ascendente -> 1.25 Gbps IEEE 802.3ah

pero,

además

ofrece:

EPON (Ethernet PON): Especificación realizada por el grupo de trabajo EFM (Ethernet in the First Mile – Ethernet en la última milla) constituido por la IEEE] para aprovechar las características de la tecnología de fibra óptica y aplicarlas a Ethernet. La arquitectura de una red EPON se basa en el transporte de tráfico Ethernet manteniendo las características de la especificación 802.3. Las ventajas que presenta respecto los anteriores estándares son: Trabaja directamente a velocidades de gigabit La interconexión de islas EPON es más simple. La reducción de los costes debido a que no utilizan elementos ATM y SDH Futura GEPON: La IEEE aún está trabajando en la revisión de la especificación anterior para obtener un ancho de banda 10 veces más grande que recogerá el nuevo estándar GEPON.

Costes de operación, mantenimiento y crecimiento Una de las “virtudes” de los despliegues de fibra hasta casa del usuario reside en que la planta exterior, fibras más divisores, es además totalmente pasiva, resistente hasta cierto

punto de condiciones ambientales de humedad y temperatura. Todos ello hace que el mantenimiento de planta exterior se reduzca.

Por el contrario, y sobre todo en los sistemas PON, el equipo de usuario es activo y “complejo” hasta cierto punto. Aunque los sistemas PON tienen procedimientos automáticos de ajuste y autoconfiguración. En nuestro conocimiento, en la actualidad los equipos de los sistemas PON son realizados por personal del operador desplazado a casa del usuario, aunque vemos factible que en un futuro la auto-instalación por parte del usuario sea factible. En los sistemas punto a punto, equipos Ethernet de “largo” alcance, estas consideraciones no son aplicables.

Las redes de fibra hasta el usuario tienen el problema de planificación y predicción de la demanda de cualquier infraestructura de red fija, es decir hay que planificar los tendidos de fibra para que puedan hacer frente al crecimiento del número de usuarios en un período determinado, Hacemos notar que sí poseen la flexibilidad intrínseca para hacer frente a aumentos de la capacidad por usuario para hacer frente a las introducción de servicios más exigentes, es decir pasar de 2,5 a 10 o incluso a multiplexación por división de lambda.

Componentes. Estructura, Core - Cliente. Arquitectura. Topologías.

Componentes Sala de Equipos/Cabecera: Es donde están instalados el equipo de transmisión óptica

(OLT) y el Distribuidor Óptico General (DGO) responsable por la transición entre el equipo de transmisión y los cables ópticos troncales de transmisión. Red Óptica Troncal/Feeder: Compuesta básicamente por cables ópticos que llevan la señal de la Sala de Equipos hasta los centros de distribución. Estos cables ópticos son indicados prioritariamente para instalación subterránea en el interior de líneas de conductos o subductos y en instalaciones aéreas, devanados por mensajero. Para redes PON, las fibras ópticas utilizadas son del tipo monomodo. Centros de distribución: Para optimizar el aprovechamiento de fibras ópticas, las redes PON normalmente se presentan en topología Estrella-Distribuida. En esta configuración, los centros de distribución hacen la división de la señal óptica en áreas más distantes de la central, disminuyendo el número de fibras ópticas para atender a estos accesos. En este local son instalados pequeños armarios ópticos de distribución asociados a divisores ópticos. En este centro de distribución es hecha la división, distribución y la gerencia de la señal óptica asociada a esta área. De forma alternada, estos armarios pueden ser cambiados por cajas de empalme asociados a divisores ópticos para uso específico en cajas de empalme. Red Óptica Distribución: Compuesta por cables ópticos, llevan la señal de los centros de distribución a las áreas especificas de atención. Estos cables normalmente son auto soportados con núcleo seco para facilitar la instalación. Asociados a estos cables, son utilizados cajas de empalme para derivación de las fibras para una distribución mejorada de la señal. Cajas de empalme también nombradas de NAP/Network Access Point, son puestos para la distribución de la señal realizando la transición de la red óptica de alimentación a la red terminal, también conocida como rede de bajada. Red Óptica de Acometida: Compuesta por cables ópticos auto soportados de baja cantidad de fibras. A partir de la caja de empalme terminal - NAP, llevan la señal óptica hasta el abonado. El elemento de sustentación normalmente es utilizado para sujetar el cable de la casa / edificio del abonado. Pueden terminar en pequeños DIOs (Distribuidor Interno Óptico) para la transición del cable para cordón óptico) o en pequeños bloqueos ópticos (FOB) para la transición del cable para extensión óptica) en el interior de la casa / edificio. Debido a las grandes restricciones de espacio y utilización de conductos ya existentes, normalmente son utilizadas fibras ópticas de características especiales para evitar la perdida de señal por curvaturas acentuadas (fibra óptica tipo bend insensitive - All Wave Flex). Red interna: A partir del bloqueo óptico (FOB) o distribuidor interno óptico (DIO), son utilizadas extensiones o cordones ópticos para realizar la transición de la señal óptica de la fibra al receptor interno del abonado. Por las mismas razones de restricción de espacio y utilización de conductos existentes internamente a la casa del abonado, las extensiones y cordones ópticos son hechas en fibra óptica especial tipo All Wave Flex. Una red óptica pasiva está formada básicamente por: Un modulo OLT (Optical Line Terminal - Unidad Óptica Terminal de Línea) que se encuentra en el nodo central.

Uno o varios divisores ópticos (//splitter//) que sirven para ramificar la red de fibra óptica.

Tantas ONUs (Optical Network Unit - Unidad Óptica de Usuario) como viviendas.

Equipos ONU o ONT Fabricante: Hangzhou Softel Co. óptico, Ltda. (marca de fábrica: SOFTEL) Equipos instalados en la casa del abonado. ONU’s ONU4F2V1R ONU4F2V ONU4F ONU16V1R

ONU16V ONU16F ONU4F2V1R

ONU4F2V1R tiene 4 puertos RJ45 + 2 puertos RJ11 + 1 puerto RF, trabaja con EPON y tiene como objetivo FTTH. Puede proporcionar datos de alta velocidad, el servicio del VoIP, interfaces de los datos y la interfaz del teléfono para ofrecer más selectividad y factibilidad para los usuarios. ONU4F2V

ONU4F2V tiene 4 puertos RJ45 + 2 puertos RJ11, trabaja con EPON y tiene como objetivo FTTH. Puede proporcionar datos de alta velocidad, el servicio del VoIP, interfaces de los datos y la interfaz del teléfono para ofrecer más selectividad y factibilidad para los usuarios. ONU4F

ONU4F tiene 4 puertos RJ45, trabaja con EPON y tiene como objetivo FTTH. Puede proporcionar datos de alta velocidad, el servicio del VoIP, interfaces de los datos y la interfaz del teléfono para ofrecer más selectividad y factibilidad para los usuarios. ONU16V1R

ONU16V1R tiene 16 puertos RJ45 + 16 puertos RJ11 + 1 puerto RF, trabaja con EPON y tiene como objetivo FTTB. Puede proporcionar datos de alta velocidad, el servicio del VoIP, interfaces de los datos y la interfaz del teléfono para ofrecer más selectividad y factibilidad para los usuarios.

ONU16V

ONU16V tiene 16 puertos RJ45 + 16 puertos RJ11, trabaja con EPON y tiene como objetivo FTTB. Puede proporcionar datos de alta velocidad, el servicio del VoIP, interfaces de los datos y la interfaz del teléfono para ofrecer más selectividad y factibilidad para los usuarios. ONU16F

ONU16F tiene 16 puertos RJ45, trabaja con EPON y tiene como objetivo FTTB. Puede proporcionar datos de alta velocidad, el servicio del VoIP, interfaces de los datos y la interfaz del teléfono para ofrecer más selectividad y factibilidad para los usuarios. La transmisión se realiza entre la OLT y la ONU. A continuación hay link donde se muestra los diferentes componentes de PON y GPON. En definitiva, PON trabaja compartiendo la capacidad entre las ONU de los usuarios, para lo que necesita utilizar dos frecuencias, una para el canal ascendente y otra para el descendente.

Equipos, funcionamiento, características, herramientas. Equipos OLT (Optical Line Termination) Es el elemento activo situado en la central telefónica. De él parten las fibras ópticas hacia los usuarios (cada OLT suele tener capacidad para dar servicio a varios miles de usuarios).

Agrega el tráfico proveniente de los clientes y lo encamina hacia la red de agregación. Realiza funciones de router para poder ofrecer todos los servicios demandados por los usuarios. La fibra y componentes ópticos que comunican el OLT con el ONT son elementos completamente pasivos. Una fibra conecta un puerto del OLT a múltiples ONT usando divisores ópticos (optical splitters). Una red PON puede estar equipada con hasta 64 ONT, aunque habitualmente esta cifra oscila entre 32 y 48. El OLT puede estar situado a una distancia máxima de 20 km con respecto a los ONT, lo que supera con creces las posibilidades del ADSL por ejemplo (5,5 km) y permite a las redes PON dar servicio a un área geográfica muy amplia. ONT (Optical Network Termination) Es el elemento situado en casa del usuario que termina la fibra óptica y ofrece las interfaces de usuario. Actualmente no existe interoperabilidad entre elementos, por lo que debe ser del mismo fabricante que la OLT. En el caso de las ONTs de exterior, deben estar preparadas para soportar las inclemencias meteorológicas y suelen estar equipadas con baterías. Existe una gran variedad de ONTs, en función de los servicios que se quieran ofrecer y las interfaces que ofrezcan al usuario: Interfaces fast ethernet, que pueden alcanzar velocidades de hasta 100 Mbps. Se suelen utilizar en usuarios residenciales para ofrecer servicios de televisión o Internet. Interfaces gigabit ethernet, que pueden alcanzar velocidades de hasta 1 Gbps. Se utilizan para dar servicios a empresas. Interfaces RJ11, que se utilizan para conectar teléfonos analógicos y ofrecer servicios de voz. Interfaces E1 o STM-1, para dar servicios específicos de empresa. Es fundamental para el desarrollo del mercado alcanzar la interoperabilidad OLT-ONT entre diferentes fabricantes. MDU (Multi Dwelling Unit) Permite ofrecer servicio a múltiples usuarios, frente a las ONTs que dan servicio a un único cliente. Existen varios modelos de MDU entre los que destacan estos dos: MDU XDSL: Termina la fibra óptica que llega de la central telefónica. Utiliza tecnología XDSL para ofrecer servicios a los usuarios. Van integrados dentro de un armario, que se ubica en una zona común del edificio, con fácil acceso a los pares de cobre que llegan a los pisos. La ventaja fundamental que ofrecen respecto a las ONTs es que permiten aprovechar las tiradas de cobre que existen en los edificios. La desventaja es que tienen todas las limitaciones de las tecnologías XDSL. MDU con interfaces fase ethernet: Están equipadas con una gran cantidad de interfaces ethernet y permiten dar servicio a un edificio que esté cableado con RJ45 o a una empresa.

Características técnicas 

Las redes PON minimizan el despliegue de fibra en el bucle local, al poder utilizar topologías en árbol es mucho más eficiente que las topologías punto-a-punto. Además, simplifica la densidad del equipamiento de central, reduciendo el consumo.

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Las PON ofrecen una mayor densidad de ancho de banda por usuario debido a la mayor capacidad de la fibra para transportar información que las alternativas de cobre (xDSL).

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Como la arquitectura punto-multipunto, las PON permiten superponer una señal óptica de Televisión procedente de una cabecera CATV en otra longitud de onda sin realizar modificaciones en los equipos portadores de datos.

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Las redes PON aumentan la calidad del servicio y simplifican el mantenimiento de la red, al ser inmunes a ruidos electromagnéticos, no propagar las descargas eléctricas procedentes de rayos.

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PON permite crecer a mayores tasas de transferencia superponiendo longitudes de onda adicionales.

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Aunque las redes PON como concepto existen desde la década de los 90, solo en los últimos dos o tres años han llegado ha alcanzar una madurez tecnológica que permiten que numerosos operadores comiencen a utilizarlas en forma masiva. En estos momentos parece que sea la opción preferida para edificar la futura red de acceso al abonado, una vez agotadas las posibilidades de crecimiento de las tecnologías xDSL.

Servicios

Ventajas de las redes ópticas pasivas (PON)      

Aumenta el alcance hasta los 20 km (desde la central). Con tecnologías xDSL como máximo se alcanzan los 5,5 km Ofrecen mayor ancho de banda Mejora la calidad del servicio debido a la inmunidad que presenta la fibra frente a los ruidos electromagnéticos. Se simplifica el despliegue de fibra óptica gracias a su topología. Se reduce el consumo por no haber equipos activos Más baratas que las punto a punto Instrumentación para redes PON

Para la instalación de redes PON se necesitan una serie de equipamientos que nos permitan verificar y certificar el correcto funcionamiento del sistema. La empresa PROMAX Electrónica S.A. fabrica múltiples equipamientos para realizar este tipo de tareas. Entre sus productos se pueden destacar los siguientes:

PROLITE-65 Múltiples instrumentos en un solo equipo: 

Medidor de Pérdidas y Potencia Óptica en 3 longitudes de onda (OLTS)

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Medidor de Potencia Óptica Convencional (OPM)

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Medidor de Pérdidas de Retorno Óptico (ORL)

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Medidor de Potencia FTTH-GPON (xPON Meter)

PROLITE-60 Analizador de espectros óptico