INACAP LA SERENA INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES,

CONECTIVIDAD Y REDES

Redes de Acceso y Transporte.

REDES OPTICAS PASIVAS

Nombre Alumno (s): Jorge Rivera V.

Nombre Profesor: Boris Gonzales

Fecha: 14 de Diciembre de 2010

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Índice

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................... 3

DESCRIPCIÓN DE LAS REDES ÓPTICAS PASIVAS. ........................................................................................... 4

COMPARACIÓN DE UNA RED ÓPTICA PASIVA CON UNA RED PASIVA TRADICIONAL .................................... 6

TIPOS DE REDES PON ................................................................................................................................... 7

ESTÁNDARES Y ESPECIFICACIONES DE LAS REDES EPON Y GPON ................................................................. 9

MODOS DE ENTREGA DE DATOS UPSTREAM Y DOWNSTREAM .................................................................. 11

PROTOCOLOS WDM Y O-CDMA ................................................................................................................. 11

TOPOLOGÍAS .............................................................................................................................................. 13

SERVICIOS EN REDES PON .......................................................................................................................... 14

CUADRO COMPARATIVO REDES PON, HFC Y XDSL. .................................................................................... 15

CONCLUSIÓN ............................................................................................................................................. 16

REFERENCIAS ............................................................................................................................................. 17

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Introducción

Las tecnologías de telecomunicaciones van evolucionando constátenme, y con ello las velocidades

de transmisión de datos, ancho de banda e integración de servicios se hacer presentes.

Las cantidades de usuarios que día a día van utilizando los servicios van aumentando, por lo

mismo las tecnologías tienden a ser más robustas y mejoras las deficiencias de las anteriores.

El preste informe entrega información característica respecto las redes NGN, específicamente las

Redes PON, entregando características técnicas y su uso en las redes de acceso.

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Descripción de las redes Ópticas Pasivas.

Una red óptica pasiva es una configuración de red que por sus características provee una gran variedad de servicios de banda ancha a los usuarios mediante accesos de fibra óptica.

La utilización de arquitecturas pasivas permite reducir los costes y son utilizadas principalmente en las redes FTTH (Fiber To The Home). Por contrapartida, el ancho de banda no es dedicado, sino multiplexado en una misma fibra en los puntos de acceso de red de los usuarios. Podemos decir que se trata una configuración de red punto-multipunto.

Avanzando desde la red hacia el usuario podemos decir que una arquitectura de red PON está formada por los siguientes equipos:

Terminador de red Óptico (OLT, Optical Line Termination): Dispositivo Ubicado en la central local del proveedor de servicios.

Unidades de Red Ópticas (ONU, Optical Network Units): Dispositivo próximo al acceso del usuario.

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Arquitectura PON.

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: Compuesta

básicamente por cables ópticos que

llevan la señal de la cabecera hasta los centros de distribución.

Gabinete 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.

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 o 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 o

el edificio.

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Red interna: Ha 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.

Las arquitecturas principales aplicadas actualmente se describen a seguir y definen básicamente donde es puesto en operación el ONT: FTTB: Fiber-To-The-Building FTTA: Fiber-To-The-Apartment FTTH: Fiber-To-The-Home

Comparación de una Red Óptica Pasiva con una Red Pasiva Tradicional

Los estándares BPON abarcan las especificaciones desde la capa física hasta la subcapa OAM (Operaciones, Administración y Mantenimiento). Las velocidades máximas son de 622 Mbps de bajada y 155 Mbps de subida. Puesto que el encapsulamiento del tráfico IP en celdas ATM crea una alta sobrecarga, o impuesto de celda (cell-tax), y en un esfuerzo para realizar un estándar más flexible, se desarrolla GPON. En GPON, el encapsulamiento se lo hace usando el Protocolo de Entramado Genérico GFP (Generic Framing Protocol) como un método flexible para las tramas de tráfico CBR.

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Tipos de Redes PON

A-PON o ATM-PON (Redes Ópticas Pasivas ATM)

Está definida en la revisión del estándar de la ITU-T G.983, el cual fue el primer estándar

desarrollado para las redes PON. Las especificaciones iniciales definidas para las redes

PON fueron hechas por el comité FSAN (Full Service Access Network), el cual utiliza el

estándar ATM como protocolo de señalización de la capa 2 (Enlace de Datos). Las redes

APON usan el protocolo ATM como portador. A-PON se adecua a distintas arquitecturas

de redes de acceso, como, FTTH (Fibra hasta la casa), FTTB/C (fibra al edificio/a la

acometida) y FTTCab.

BPON Esta tecnología de las redes PON surgió como una mejora de la tecnología A-PON para integrar y obtener acceso a más servicios como Ethernet, distribución de video, VPL, y multiplexación por longitud de onda (WDM) logrando un mayor ancho de banda, entre otras mejoras. Broadband-PON se define en varias revisiones al estándar ITU-T 983 de las cuales están

desde la G.983.1 que es la original de esta tecnología, hasta la G.983.8. La especificación

G.983.1 de B-PON define una arquitectura de forma simétrica, es decir, que la velocidad

para la transmisión de datos en el canal de bajada es el mismo para el canal de subida

(155 Mbps).

GPON

Gigabit-Capable PON (GPON) es otra tecnología perteneciente a la arquitectura PON, la cual está aprobada por la ITU-T en 4 recomendaciones, la G.984.1, G.984.2, G.984.3 y G.984.4. El principal objetivo de GPON es ofrecer un ancho de banda mucho más alto que sus anteriores predecesoras, y lograr una mayor eficiencia para el transporte de servicios basados en IP. Las velocidades manejadas por esta tecnología son mucho más rápidas, ofreciendo hasta

2,488 Gbps y la posibilidad de tener arquitecturas asimétricas. Esto comparado con las

velocidades de 155 y 622 Mbps de las anteriores tecnologías deja ver un gran avance en

cuanto a eficiencia y escalabilidad.

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GEPON

Gigabit Ethernet – PON, Es un sistema diseñado para el uso en las telecomunicaciones y combina las tecnologías Gigabit Ethernet y Passive Optical Network. Este sistema facilita en gran medida la llegada con Fibra hasta los abonados ya que los equipos con los que se accede son más económicos al usar interfaces Ethernet. Las redes GEPON están distribuidas así: OLT (Línea Terminal Óptica) los cuales están

conectados a las redes IP u otras por un extremo, luego están las ODN (Redes de

Distribución Óptica) de la cual se desprenden los POS (Splitter Óptico Pasivo), y estos le

dan acceso a los ONU (Unidad de Red Óptica), los cuales brindan el servicio a cada

abonado.

EPON

Ethernet – PON es un sistema desarrollado por un grupo de estudio de la IEEE de Ethernet

en la última milla (EFM). Este sistema se basa principalmente en el transporte de tráfico

Ethernet en vez del transporte por medio de celdas de ATM, que en muchos casos resulta

ser muy ineficiente. Este sistema aplica los beneficios que trae usar la fibra óptica en el

transporte vía Ethernet. EPON se apega a la norma de IEEE 802.3 y funciona con

velocidades de Gigabit, por lo cual la velocidad con la que dispone cada usuario final

depende del número de ONU’s que se interconecten a cada OLT. Una ventaja de este

sistema es que ofrece QoS (Calidad del servicio) en ambos canales ascendente y

descendente.

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Estándares y Especificaciones de las Redes EPON y GPON

Tabla Comparativa Tecnologías redes PON.

Estándares.

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

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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 coste elevado y limitaciones técnicas.

ITU-T G.984

GPON(Gigabit-capable PON):

Está basada en BPON en cuanto a arquitectura pero, además ofrece:

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

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:

1. Trabaja directamente a velocidades de gigabit (que se tiene que dividir entre el número de usuarios).

2. La interconexión de islas EPON es más simple. 3. La reducción de los costes debido a que no utilizan elementos ATM y SDH.

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Modos de Entrega de Datos UpStream y DownStream

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".

Protocolos WDM y O-CDMA

Los protocolos basados en el acceso múltiple por división de tiempo (TDMA), para la multiplexación en el canal ascendente requiere una compleja ecualización, por lo que son idóneas para estructuras de una única etapa punto-multipunto, como lo son las arquitecturas APON, pero a la vez estos son poco apropiados para las arquitecturas punto-multipunto como son las Super-Pon.

Por ello, en la actualidad se están analizando nuevos protocolos MAC de acceso al medio, de tipo asíncrono, como son los basados en las tecnologías WDM(o DWDM) y los más novedosos de tipo O-CDMA.

WDM(o DWDM): la multiplexación por longitud de onda es una tecnología bastante consolidada en la actualidad y que presenta notables ventajas como sistema de multiplexación.

Es transparente a la velocidad y el protocolo, facilitando por ello el transporte de diferentes formatos de señal (tipo banda base, o QAM, por ejemplo especificada por la norma DVB-C), si las restricciones inherentes de la jerarquía digital (SDH).

Soporta sencillos principios de enrutamiento para los distintos flujos de tráfico, permitiendo un direccionamiento eficiente para las posibles particiones (segmentos del mercado) en las redes de acceso.

Posibilita esquemas fáciles para una protección óptica tipo hardware, merced a longiturdes de onda adicionales de reserva y sistemas de conmutación automática activo-reserva.

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O-CDMA: Este sistema, más novedoso que el WDM, persigue trasladar al campo óptico la notable inmunidad a interferencias que la técnica de Acceso Múltiple por División de Código presenta en el dominio radioeléctrico. Concretamente esta tecnología se está usando para aumentar el ancho de banda y mejorar a la vez la privacidad de las comunicaciones en redes de área local sobre fibra óptica.

En la actualidad se están realizando experimentos con fuentes ópticas de gran anchura espectral (tipo LED) asociando a cada una de ellas un filtro óptico, sintonizados en diferentes longitudes de onda y con banda de paso sensiblemente inferior a la fuente, lo cual conforma el código de acceso óptico.

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Topologías

PON es una tecnología punto-multipunto. Todas las transmisiones en una red PON se realizan entre la unidad Óptica Terminal de Línea (OLT –Optical Line Terminal-), localizada en el nodo óptico o central y la Unidad Óptica de Usuario (ONU). Habitualmente la unidad OLT se interconecta con una red de transporte que recoge los flujos procedentes de varias OLTs y los encamina a la cabecera de la red. La unidad ONU se ubica en domicilio de usuario, configurando un esquema FTTH (fibra hasta el usuario, Fiber To The Home).

Existen varios tipos de topologías adecuadas para el acceso a red, incluyendo topologías en anillo (no muy habituales), árbol, árbol-rama y bus óptico lineal.

Arquitectura general d una red PON.

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Servicios en Redes PON

En el caso de usuarios residenciales se despliega la fibra hasta el domicilio del abonado y, mediante la ONU se le proporciona el servicio de vídeo a través del STB conectado al receptor de televisión, y servicio telefónico o de transmisión de datos.

Los usuarios de negocios o comunidades científicas o educativas se suelen conectar a un anillo de distribución SDH que permite velocidades de varios cientos de Mbit/s.

Al ser toda la infraestructura de fibra óptica, se proporciona una transmisión muy segura libre de errores, con una alta capacidad de transferencia si se emplea, por ejemplo, ATM.

El anillo se puede conectar a una LAN a través de un firewall para separar la Intranet de la Internet.

Con un buen ancho de banda como el que podemos encontrar en las tecnologías, son múltiples los servicios que se pueden entregar como por ej.: Telefonía, Video e Internet.

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Cuadro Comparativo Redes PON, HFC y xDSL.

TECNOLOGIA DESCRIPCION

xDSL Cable de Cobre

HFC incluye la fibra óptica y el cable coaxial

Ancho de Banda superior a xDSL

Más resistente al Ruido que xDSL.

PON Solo Fibra

Ancho de banda superior a HFC

Inmune al Ruido

Comparación tecnologías PON y xDSL

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Conclusión

De acuerdo a lo investigado, podemos decir que las tecnologías de punta siempre están en

constante evolución. Lo que hoy parece casi imposible, es muy probable que en algún tiempo este

implementado en cuanto a transmisiones superiores de ancho de banda se refiere.

PON es una tecnología que no deja de sorprender por sus grandes prestaciones y características

técnicas que tiene.

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Referencias

http://www.fabila.com/noticia.asp?id=674

http://dspace.epn.edu.ec/bitstream/123456789/849/4/T10549CAP2.pdf

http://www.todotecnologia.net/wp-

content/uploads/2010/06/Definicion_caracteristicas_PON_APOn_BPON_GEPON_GPON_EPON.pdf

http://www.telnet-ri.es/soluciones/acceso-gpon-y-redes-ftth/pon-passive-optical-networks