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PON/GPON

Introducción PON/GPON

El ITU-T (International Telecommunications Union – Telecommunication sector) empezó a trabajar sobre GPON en el año 2002. La principal motivación de GPON era ofrecer mayor ancho de banda, mayor eficiencia de transporte para servicios IP, y una especificación completa adecuada para ofrecer todo tipo de servicios.

Definición PON/GPON

PON. Passive Optical Network. Red óptica punto-multipunto en la que no existen elementos activos entre las instalaciones del operador (OLT) y el equipo terminal de usuario (ONT).

GPON. Conjunto de recomendaciones G.984.x del ITU-T donde se describen las técnicas para compartir un medio común (FO) por varios usuarios, encapsular la información y gestionar los elementos de red, entre otros aspectos:

– OLT. Optical Line Terminal. Equipo de central
– ONT/ONU. Optical Network Termination (Unit). Equipo de usuario

Objetivos

- 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 Mbit/s, 1.25 Gbit/s, y asimétricas de 2.5 Gbit/s en el enlace descendente y 1.25 Gbit/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).

Topología de una red GPON

Aspectos diferenciales de GPON

Transporte y servicios en GPON

Arquitectura red GPON (I)

La red de GPON consta de un OLT (Optical Line Terminal), ubicado en las dependencias del operador, y las ONT (Optical Networking Terminal) en las dependencias de los abonados para FTTH. La OLT consta de varios puertos de línea GPON, cada uno soportando hasta 64 ONT. Aunque depende del suministrador, existen sistemas que pueden alojar hasta 7.168 ONTs en el mismo espacio que un DSLAM. En las arquitecturas FTTN las ONT son sustituidas por MDU (Multi-Dwelling Units), que ofrecen habitualmente VDSL2 hasta las casas de los abonados, reutilizando así el par de cobre instalado pero, a su vez, consiguiendo las cortas distancias necesarias para conseguir velocidades simétricas de hasta 100 Mbps por abonado.

Para conectar la OLT con la ONT con datos, se emplea un cable de fibra óptica para transportar una longitud de onda downstream. Mediante un pequeño divisor pasivo que divide la señal de luz que tiene a su entrada en varias salidas, el tráfico downstream originado en la OLT puede ser distribuido. Puede haber una serie de divisores pasivos 1 x n (donde n = 2, 4, 8, 16, 32, o 64) en distintos emplazamientos hasta alcanzar los clientes. Esto es una arquitectura punto a multipunto, algunas veces descrita como una topología en árbol. Los datos upstream desde la ONT hasta la OLT -que son distribuidos en una longitud de onda distinta para evitar colisiones en la transmisión downstream- es agregado por la misma unidad divisora pasiva, que hace las funciones de combinador en la otra dirección del tráfico. Esto permite que el tráfico sea recolectado desde la OLT sobre la misma fibra óptica que envía el tráfico downstream.

Arquitectura red GPON (II)

Para el tráfico downstream se realiza un broadcast óptico, aunque cada ONT sólo será de capaz de procesar el tráfico que le corresponde o para el que tiene acceso por parte del operador, gracias a las técnicas de seguridad AES (Advanced Encryption Standard). Para el tráfico upstream los protocolos basados en TDMA (Time Division Multiple Access) aseguran la transmisión sin colisiones desde la ONT hasta la OLT. Además, mediante TDMA sólo se transmite cuando sea necesario, por lo cual, no sufre de la ineficiencia de las tecnologías TDM donde el período temporal para transmitir es fijo e independiente de que se tengan datos o no disponibles.

Una de las características clave de PON es la capacidad de sobresuscripción. Esto permite a los operadores ofrecer a los abonados más tráfico cuando lo necesiten y la red esté con capacidad ociosa, es decir, cuando no haya otros abonados en el mismo PON que están empleando todo su ancho de banda disponible. Esta funcionalidad es denominada ubicación dinámica del ancho de banda o DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) del PON punto a multipunto.

Arquitectura red GPON (III)

En una red GPON, se asigna una longitud de onda para el tráfico de datos (Internet, VoIP, IPTV, etc.) downstream (1.490 nm) y otra para el tráfico upstream (1.310 nm). Además, a través del uso de WDM (Wavelength Division Multiplexing), se asigna una tercera longitud de onda (1.550 nm) que está dedicada para el broadcast de vídeo RF (broadcast analógico, broadcast digital, broadcast digital y HDTV, y vídeo bajo demanda). De este modo, el vídeo/TV puede ser ofrecido mediante dos métodos distintos simultáneamente: RF (radio frecuencia) e IPTV. Mediante RF las operadoras de cable pueden hacer una migración gradual hacia IPTV. En este caso, las ONT dispondrán de una salida para vídeo RF coaxial que irá conectada al STB tradicional. Con IPTV la señal de vídeo, que es transformada por la cabecera en una cadena de datos IP se transmite sobre el mismo enlace IP como datos para acceso a Internet de banda ancha. El STB conectado mediante Gigabit Ethernet al ONT, convertirá de nuevo la cadena de datos en una señal de vídeo. Mediante IPTV y GPON, cuyos equipos incorporan capacidades de QoS y multicast IP avanzadas, los operadores puede ofrecer varios canales de alta calidad de imagen y sonido, incluidos HDTV, así como proporcionar servicios interactivos y personalizados, lo cual no es factible con vídeo RF.

Aplicaciones

- Fibra hasta X (FTTX)

    - Regulado por FSAN

    - Alcance : 20 km

- Ethernet en theFirstMile (EFM) (conexión de red entre las instalaciones del cliente y la oficina central).

    - Alcance: 750 m –2,7 km

    - Distribución de tv digital

Servicios que ofrece GPON

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 622 Mbit/s, tráfico simétrico de 1.25 Gbit/s y asimétrico de 2.5 Gbit/s en sentido descendente y 1.25 Gbit/s 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.

Conclusiones y perspectivas futuras

La mayoría de los grandes operadores actuales se han decantado por la tecnología GPON. En 2007 muchas operadoras han realizado “pruebas piloto” con pocos usuarios. El objetivo de estas pruebas es empezar a vislumbrar las dificultades de trabajar la fibra óptica. 

A lo largo de 2008 se espera el lanzamiento “masivo” de servicios sobre GPON. A modo de ejemplo, Verizon espera tener 6 millones de hogares conectados en 2008 (18 millones para 2010) y France Telecom conectará a 200 000 usuarios en 2008. En Argentina, desde el 2010, Telmex comenzó a utilizar este tipo de tecnología; al día de hoy, más de 30 000 usuarios lo pueden utilizar y está abarcando más de 5 provincias en este país.

En el 2012 en Cali (Colombia), la empresa pública de telecomunicaciones Emcali, inició el servicio de IPTV agregado al de voz e internet banda ancha por ADSL sobre esta plataforma alcanzando sus cerca de 400.000 clientes en la zona metropolitana. En España a principios del 2013 Movistar da servicio con esta tecnología a 350.000 clientes aproximadamente.