Redes FTTx
En la actualidad, las redes de cable de fibra óptica de corta distancia se utilizan para acceso a Internet, voz sobre protocolo de Internet (VoIP) y entrega de TV digital en áreas metropolitanas. Otros usos incluyen conexiones de backhaul para estaciones base celulares, puntos de acceso Wi-Fi e incluso sistemas de antenas distribuidas (DAS). Las principales diferencias entre ellos radican en los protocolos utilizados para las comunicaciones de Descarga y Subida de datos.
Red Optica Pasiva
Passive Optical Network (PON) es una red de fibra que solo usa fibra y componentes pasivos como divisores y combinadores en lugar de componentes activos como amplificadores, repetidores o circuitos de conformación. Dichas redes cuestan significativamente menos que las que usan componentes activos. La principal desventaja es un rango más corto de cobertura limitado por la intensidad de la señal. Mientras que una Red Óptica Activa (AON) puede cubrir un rango de aproximadamente 100 Km, una red PON generalmente se limita a cables de fibra de hasta 20 km.
Las PON también se denominan redes de fibra para el hogar (FTTH), por sus siglas en inglés, Fiber to the Home, o Fibra al Hogar, se refiere a la red de acceso basada en la red óptica pasiva (PON), una arquitectura de red de punto a multipunto en la que se utilizan divisores ópticos pasivos para permitir que una sola fibra óptica sirva a múltiples instalaciones en casas, departamentos, oficinas, negocios y soluciones con cobre.
El término FTTx se usa para indicar qué tan lejos está una ejecución de fibra. En FTTH, x es para el hogar. También puede verlo llamado FTTP o fibra en las instalaciones. Otra variación es FTTB para fibra al edificio. Estas tres versiones definen sistemas en los que la fibra se extiende desde el proveedor de servicios hasta el cliente. En otras formas, la fibra no se ejecuta hasta el cliente. En cambio, se ejecuta a un nodo intermedio en el vecindario. Esto se llama FTTN para fibra al nodo. Otra variación es FTTC, o fibra a la acera. Aquí también la fibra no corre hasta el hogar. Las redes FTTC y FTTN pueden utilizar la línea telefónica de cobre de par trenzado (UTP) sin blindaje del cliente para extender los servicios a un costo menor. Por ejemplo, una línea ADSL rápida transporta los datos de fibra a los dispositivos del cliente.
OLT
La fibra del alimentador comienza desde la bandeja de distribución óptica (ODF) en la sala de telecomunicaciones de la oficina central (POP, Central Office ), esta va conectada a la OLT (Optical Line Terminal) o Terminal de Línea Óptica, siendo el punto de partida para la red PON, que está conectada a un conmutador central a través de cables Ethernet. Cables de acometida conectan las premisas mediante etapas de divisores ópticos.
La función principal de la OLT es convertir, enmarcar y transmitir señales en la red, esto incluye coordinar la multiplexación de terminales de la red óptica para la transmisión ascendente compartida entre los abonados.
En la actualidad existen diversos modelos de OLT en soluciones compactas del tamaño de una unidad de rack (1RU) de 19” y con la capacidad de servir desde 64 hasta 2056 abonados,
Adicionalmente, marcas como Huawei, ZTE, Fiberhome, Nokia, Dasan, Calix, Alphion, entre otras, desarrollan soluciones escalables de OLT modulares con tarjetas de servicio, estas pueden servir hasta 34000 abonados por equipo* como se muestra en la figura 4.El chasis de las OLT modulares contiene un Módulo de control y conmutación CSM (Control and Switch Module) con puertos RJ45 y SFP, ranuras para Tarjetas de Servicio PON (con 8 o 16 puertos BiDi SFP PON), protección de redundancia, módulos de fuente de alimentación de 48 V DC o AC de 110/220 V. La OLT tiene dos direcciones flotantes: ascendente (que consigue distribuir diferentes tipos de datos y tráfico de voz de los usuarios) y descendente (que obtiene tráfico de datos, voz y video de la red de metro o de una red de larga distancia y lo envía a todos los módulos ONU en la red). La distancia máxima admitida para transmitir a través de la red es de 20 km.
ONU/ONT
La ONU (Optical Network Unit) u ONT (Optical Network Terminal) convierte las señales ópticas transmitidas a través de fibras en señales eléctricas para envíar a suscriptores individuales.
Generalmente, existe cierta distancia distancia o en algunos casos otra red de acceso, entre la ONU y las instalaciones del usuario final (Híbrido Coaxial, EoC). Además, la ONU puede enviar, agregar y eficientemente optimizar la organización de diferentes tipos de datos provenientes del cliente y enviarlos en sentido ascendente a la OLT.
Así mismo, la OLT admite la asignación de ancho de banda que permite hacer una entrega fluida de datos flotantes a la OLT, que generalmente llegan en ráfagas del cliente. La ONU podría conectarse por varios métodos y tipos de cable, como cable de cobre de par trenzado, cable coaxial, fibra óptica o mediante Wi-Fi.
Tecnologías PON
En el método básico de operación para la distribución de descarga en una longitud de onda de luz desde la OLT hacia la ONU/ONT, todos los clientes reciben los mismos datos. La ONU reconoce los datos dirigidos a cada usuario. Para el flujo de subida desde la ONU hacia la OLT, se utiliza una técnica de multiplexación por división de tiempo (TDM) en la que a cada usuario se le asigna un intervalo de tiempo en una longitud de onda de luz diferente. Con este arreglo, los divisores actúan como combinadores de potencia. Las transmisiones en sentido ascendente, llamadas operaciones en modo ráfaga, se producen al azar, ya que el usuario necesita enviar datos. El sistema asigna una ranura según sea necesario. Debido a que el método TDM involucra a múltiples usuarios en una sola transmisión, la velocidad de datos ascendente siempre es más lenta que la velocidad descendente.
Con los años, se han desarrollado varios estándares PON. A fines de la década de 1990, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) creó el estándar APON, que utilizaba el modo de transferencia asincrónica (ATM) para la transmisión de paquetes de larga distancia. Dado que ATM ya no se usa, se creó una versión más nueva llamada PON de banda ancha, o BPON. Designado como ITU-T G.983, este estándar proporcionaba 622 Mbps en sentido descendente y 155 Mbps en sentido ascendente.
Si bien BPON aún se puede usar en algunos sistemas, la mayoría de las redes actuales usan GPON o Gigabit PON. El estándar ITU-T es G.984. Ofrece 2.488 Gbps en sentido descendente y 1.244 Gbps en sentido ascendente.
GPON
GPON utiliza la multiplexación por división de longitud de onda óptica (WDM), por lo que se puede usar una sola fibra para descarga y subida. Un láser en una longitud de onda (λ) de 1490 nm transmite datos para descarga. Los datos de subida transmiten en una longitud de onda de 1310 nm. Si se distribuye TV, se usa una longitud de onda de 1550 nm para broadcast.
Si bien cada ONU obtiene la velocidad descendente completa de 2.488 Gbps, GPON usa un formato de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) para asignar un intervalo de tiempo específico a cada usuario. Esto divide el ancho de banda para que cada usuario obtenga una fracción, como 100 Mbps, dependiendo de cómo lo asigne el proveedor de servicios.
La velocidad ascendente es menor que la máxima porque se comparte con otras ONU en un esquema TDMA. La OLT determina la distancia y el tiempo de retraso de cada suscriptor. Luego, el software proporciona una forma de asignar intervalos de tiempo a los datos ascendentes para cada usuario.
La división típica de una sola fibra es 1:32 o 1:64. Eso significa que cada fibra puede servir hasta 32 o 64 suscriptores. Las relaciones de división de hasta 1: 128 son posibles en algunos sistemas.
En cuanto al formato de datos, los paquetes GPON pueden manejar paquetes ATM directamente. Recuerde que el cajero automático empaqueta todo en paquetes de 53 bytes con 48 para datos y 5 para gastos generales. GPON también utiliza un método de encapsulación genérico para transportar otros protocolos. Puede encapsular Ethernet, IP, TCP, UDP, T1 / E1, video, VoIP u otros protocolos según lo requiera la transmisión de datos. El tamaño mínimo del paquete es de 53 bytes, y el máximo es de 1518. El cifrado AES se usa solo en sentido descendente.
Una de las últimas soluciones en GPON es una versión de 10 Gigabits llamada XGPON o 10G-PON. A medida que la demanda de video y los servicios de TV over the top (OTT) han aumentado, existe una creciente necesidad de aumentar las tasas de línea para manejar los datos masivos de video de alta definición. XGPON sirve para este propósito. El estándar ITU es G.987.
La velocidad máxima de XGPON es 10 Gbps (9.95328) en sentido descendente y 2.5 Gbps (2.48832) en sentido ascendente. Se utilizan diferentes longitudes de onda WDM, 1577 nm para descarga y 1270 nm para subida. Esto permite que el servicio de 10 Gbps coexista en la misma fibra con GPON estándar. La división óptica es 1:128, y el formato de datos es el mismo que GPON. El alcance máximo sigue siendo de 20 km. XGPON aún no está ampliamente implementado, pero proporciona una excelente ruta de actualización para proveedores de servicios y clientes.
