telefonía ii redes pon

FACULTAD DE INGENIERA UNA TELEFONA II

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REDES PON (PASSIVE OPTICAL NETWORK)

Introduccin

Qu es fibra ptica?

La fibra ptica es un medio de transmisin empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de

material transparente, vidrio o materiales plsticos, por el que se envan pulsos de luz que representan los

datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con

un ngulo de reflexin por encima del ngulo lmite de reflexin total, en funcin de la ley de Snell. La fuente

de luz puede ser lser o un LED.

Permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y

superiores a las de cable convencional. Son el medio de transmisin por excelencia al ser inmune a las

interferencias electromagnticas, tambin se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las

ventajas de la fibra ptica sobre otros medios de transmisin.

Los principios bsicos de su funcionamiento se justifican aplicando las leyes de la ptica geomtrica, principalmente, la ley de la refraccin (principio de reflexin interna total) y la ley de Snell.

Su funcionamiento se basa en transmitir por el ncleo de la fibra un haz de luz, tal que este no atraviese el revestimiento, sino que se refleje y se siga propagando. Esto se consigue si el ndice de refraccin del ncleo es mayor al ndice de refraccin del revestimiento, y tambin si el ngulo de incidencia es superior al ngulo lmite.

Ventajas

Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del GHz). Pequeo tamao, por lo tanto ocupa poco espacio. Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilmetro, lo que resulta unas nueve

veces menos que el de un cable convencional. Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagntico, lo que implica una calidad

de transmisin muy buena, ya que la seal es inmune a las tormentas, chisporroteo... Gran seguridad: la intrusin en una fibra ptica es fcilmente detectable por el debilitamiento

de la energa luminosa en recepcin, adems, no radia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad.

No produce interferencias. Atenuacin muy pequea independiente de la frecuencia, lo que permite salvar distancias

importantes sin elementos activos intermedios. Puede proporcionar comunicaciones hasta los 70 km. antes de que sea necesario regenerar la seal, adems, puede extenderse a 150 km. utilizando amplificadores lser.

Resistencia al calor, fro, corrosin. Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetra, lo que permite

detectar rpidamente el lugar y posterior reparacin de la avera, simplificando la labor de mantenimiento.


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Desventajas

A pesar de las ventajas antes enumeradas, la fibra ptica presenta una serie de desventajas frente a otros medios de transmisin, siendo las ms relevantes las siguientes:

La alta fragilidad de las fibras. Necesidad de usar transmisores y receptores ms caros. Los empalmes entre fibras son difciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta

las reparaciones en caso de ruptura del cable. No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios. La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversin elctrica-ptica. La fibra ptica convencional no puede transmitir potencias elevadas.

Tipos

Las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una fibra se denominan modos de propagacin. Y segn el modo de propagacin tendremos dos tipos de fibra ptica: multimodo y monomodo.

Tipos de fibra ptica.

Fibra multimodo

Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por ms de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo puede tener ms de mil modos de propagacin de luz. Las fibras multimodo se usan comnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 2 km, es simple de disear y econmico.


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El ncleo de una fibra multimodo tiene un ndice de refraccin superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamao del ncleo de una fibra multimodo, es ms fcil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisin.

Dependiendo el tipo de ndice de refraccin del ncleo, tenemos dos tipos de fibra multimodo:

ndice escalonado: en este tipo de fibra, el ncleo tiene un ndice de refraccin constante en toda la seccin cilndrica, tiene alta dispersin modal.

ndice gradual: mientras en este tipo, el ndice de refraccin no es constante, tiene menor dispersin modal y el ncleo se constituye de distintos materiales.

Fibra monomodo

Una fibra monomodo es una fibra ptica en la que slo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el dimetro del ncleo de la fibra hasta un tamao (8,3 a 10 micrones) que slo permite un modo de propagacin. Su transmisin es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 km mximo, mediante un lser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de informacin (decenas de Gbit/s).

COMPARACIN CON OTROS MEDIOS DE COMUNICACIN Comparacin con los cables coaxiales

Caractersticas Fibra ptica Coaxial

Longitud de la Bobina (mts) 2000 230

Peso (kgs/km) 190 7900

Dimetro (mm) 14 58

Radio de Curvatura (cms) 14 55

Distancia entre repetidores (Kms) 40 1.5

Atenuacin (dB / km) para un Sistema de 56 Mbps 0.4 40

Comunicaciones por Satlite vs Fibra ptica Es ms econmica la F.O. para distancias cortas y altos volmenes de trfico, por ejemplo, para una ruta de 2000 ctos., el satlite no es rentable frente a la solucin del cable de fibras hasta una longitud de la misma igual a unos 2500 kms.

La calidad de la seal por cable es por mucho ms alta que por satlite, porque en los geoestacionarios, situados en rbitas de unos 36,000 kms. de altura, y el retardo prximo a 500 mseg. introduce eco en la transmisin, mientras que en los cables este se sita por debajo de los 100 mseg admitidos por el CCITT. La inclusin de supresores de eco encarece la instalacin, disminuye la fiabilidad y resta la calidad al cortar los comienzos de frase.

El satlite se adapta a la tecnologa digital, si bien las ventajas en este campo no son tan evidentes en el analgico, al requerirse un mayor ancho de banda en aquel y ser ste un factor crtico en el diseo del satlite.


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MEDIO DE TRANSMISION

ANCHO DE BANDA

CAPACIDAD MXIMA

CAPACIDAD USADA

OBSERVACIONES

Cable de pares 250 KHz 10 Mbps 9600 bps - Apenas usados hoy en da. - Interferencias, ruidos.

Cable coaxial 400 MHz 800 Mbps 10 Mbps - Resistente a ruidos e interferencias - Atenuacin.

Fibra ptica 2 GHz 2 Gbps 100 Mbps

- Pequeo tamao y peso, inmune a ruidos e interferencias, atenuacin pequea. - Caras. Manipulacin complicada.

Microondas por satelital

100 MHz 275 Gbps 20 Mbps - Se necesitan emisores/receptores.

Microondas terrestres

50 GHz 500 Mbps - Corta distancia y atenuacin fuerte. - Difcil instalar.

Lser 100 MHz - Poca atenuacin. - Requiere visibilidad directa emisor/ receptor

Historia y evolucin de las redes PON

En 1995, siete operadores de telecomunicaciones vislumbraron las posibilidades de las redes PON y fundaron la Full Service Access Network (FSAN, siglas en ingls de Red de Acceso Multiservicio) con el objetivo de unificar especificaciones para el acceso en banda ancha a los hogares. Adems la FSAN agrupa a ms de 85 fabricantes de equipamiento, operadores y observadores a nivel mundial.

Los miembros de la FSAN desarrollaron una especificacin de una red ptica totalmente pasiva que desde un nodo ptico atacaba a un nmero definido de usuarios utilizando la tecnologa ATM y su protocolo de nivel 2.

En 1997 FSAN envi las especificaciones al comit ITU. Tras un periodo de siete aos ITU-T aprob las siguientes recomendaciones relacionadas con las redes pticas pasivas de banda ancha: G.983.1 (descripcin general), G983.2 (capa de gestin y mantenimiento), G983.3 (calidad de servicio en BPON), G983.4 (Asignacin de ancho de banda dinmico), G983.5 (Mecanismos de proteccin), G983.6 (Capa de control de red OTN), G983.7 (Capa de gestin de red del ancho de banda dinmico), G983.8 (soporte del protocolo IP, Video, VALN y VC).

En Enero de 2001, el IEEE (Instituto de los Ingenieros Elctricos y Electrnicos) configur un grupo de estudio llamado Ethernet en la ltima milla (EFM). Este grupo tena como objetivo extrapolar la tecnologa Ethernet al rea residencial y de negocios llevndola hasta el hogar aprovechando el auge que esta tecnologa haba experimentado en los ltimos aos por su simplicidad, rendimiento y facilidad de despliegue.

Este grupo de trabajo gener una nueva especificacin de redes pticas pasivas, denominada Ethernet PON (EPON). Esta nueva arquitectura se diferencia de las anteriores en que no transporta celdas ATM sino directamente trfico nativo Ethernet. Posiblemente el principal atractivo que presenta esta tecnologa es su evidente optimizacin para el trfico IP frente a clsica ineficiencia de las alternativas basadas en ATM.


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Resumen de los diferentes estndares

El siguiente cuadro resumen las principales caractersticas de los tres estndares dominantes.

PON (Passive Optical Networks)

En los ltimos aos, la Sociedad de la Informacin ha experimentado un rpido desarrollo, debido, en gran parte a la aparicin de nuevos servicios que demandan un gran ancho de banda (ascendente y descendente) y a la creciente capacidad que requieren las redes mviles.

El resultado de estos dos factores se ha traducido en la necesidad de mejores redes de comunicaciones capaces de ofrecer un mayor ancho de banda a un menor coste. En la actualidad la tecnologa ADSL compite con las instalaciones de fibra hasta el hogar en el mercado domstico y los operadores cada vez ofrecen ms soluciones de FTTH (Fiber To The Home) acompaadas de servicios de valor aadido como televisin de alta definicin o a la carta.

Sin embargo las tecnologas ADSL cuentan con una limitacin tcnica importante: la eficiencia de la lnea y la velocidad que puede ofrecer disminuyen drsticamente a medida que el usuario se aleja de la central. Y aunque nuevas tecnologas como ADSL2 y ADSL+ aportarn un ligero aumento en el ancho de banda ofrecido a los abonados, las limitaciones de distancia, inversamente proporcional al ancho de banda, son un importante cuello de botella que frena la posibilidad de crecer progresivamente en calidad de servicio. Este problema se ha dado en llamar problema de la ltima milla.


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En este sentido, la tecnologa de la fibra ptica se presenta como una firme solucin al problema gracias a la robustez, a su potencial ancho de banda ilimitado y al continuo descenso de los costes asociados a los lseres. Si a los aspectos anteriores unimos que las nuevas construcciones (nuevas urbanizaciones, nuevos bloques de viviendas, centros comerciales) ya integran cableado estructurado de fibra ptica monomodo por su bajo coste marginal en el proyecto, estamos hablando de un escenario completamente abonado para poder desplegar soluciones de conectividad en fibra ptica que directamente lleguen hasta la vivienda.

Y si hablamos de arquitecturas actuales, las redes PON se postulan como una apuesta fiable: su coste contenido en equipamiento electrptico y la eficiencia de las topologas rbol-rama aportan un incentivo adicional frente a los despliegues tradicionales basados en conectividad punto a punto.

Caractersticas comunes de los sistemas PON

Desde 1995, compaas operadoras de telecomunicaciones han venido trabajando en una red de servicios integrada de acceso al abonado, que permitiendo al usuario un acceso en banda ancha a travs de fibra ptica, contuviera los costes de un despliegue tradicional punto a punto (como hace ADSL con el bucle de abonado en cobre, o bien en fibra ptica).

Las Redes pticas Pasivas toman su modelo de las redes CATV recicladas para ofrecer servicios de banda ancha mediante la habilitacin del canal de retorno. Una red CATV est compuesta por varios nodos pticos unidos con la cabecera a travs de fibra ptica, de los cuales se derivan, mediante una arquitectura compartida de cable coaxial, los accesos a los abonados. Habitualmente en CATV cada nodo ptico ataca a un determinado nmero de usuarios (en funcin del ancho de banda que se quiere asignar a los usuarios) utilizando cable coaxial y splitters (divisores) elctricos. Las redes pticas pasivas sustituyen el tramo de coaxial por fibra ptica monomodo y los derivadores elctricos por divisores pticos. 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 limitacin de 120/160Mbps de los sistemas cablemodem DOCSIS por nodo ptico.

Esta nueva arquitectura es una evolucin de menor coste a alternativas tradicionales como las redes punto a punto o las redes conmutadas hasta la manzana, puesto que reducen el equipamiento necesario para la conversin electroptica y prescinden del equipamiento de red de alta densidad necesario para la conmutacin.


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Las arquitecturas PON son una solucin que estn adoptando los operadores de telecomunicaciones como una manera de atacar a la problemtica de la ltima milla, puesto que presenta evidentes ventajas:

Las redes PON permite atacar a usuarios localizados a distancias de hasta 60 Km desde la central (o nodo ptico). Esta distancia supera con creces la mxima cobertura de las tecnologas DSL (mximo 5Km desde la central).

Las redes PON minimizan el despliegue de fibra en el bucle local al poder utilizar topologas rbol-rama mucho ms eficientes que las topologas punto-a-punto. Adems este tipo de arquitecturas simplifica la densidad del equipamiento de central, reduciendo el consumo.

Las redes pticas pasivas ofrecen una mayor densidad de ancho de banda por usuario debido a la mayor capacidad de la fibra para transportar informacin que las alternativas de cobre (xDSL y CATV)

Como arquitectura punto-multipunto, las redes pticas pasivas permiten superponer una seal ptica de Televisin procedente de una cabecera CATV en otra longitud de onda sin realizar modificaciones en los equipos portadores de datos (ver apartado: tecnologa VPON)

Las redes PON elevan la calidad del servicio y simplifican el mantenimiento de la red, al ser inmunes a ruidos electromagnticos, no propagar las descargas elctricas procedentes de rayos, etc.

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

Aunque las redes PON como concepto existen desde la dcada de los 90, solo en los ltimos dos o tres aos han alcanzado una madurez tecnolgica que permiten que numerosos operadores comiencen a utilizarlas en forma masiva. En estos momentos parecen la opcin preferida para edificar la futura red de acceso al abonado, una vez agotadas las posibilidades de crecimiento de las tecnologas xDSL.


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Algunos componentes de una red PON

ONT (Optical Network Termination).

Es el elemento situado en casa del usuario que termina la fibra ptica 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 meteorolgicas y suelen estar equipadas con bateras. Existe una gran variedad de ONTs, en funcin 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 televisin 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 telfonos analgicos y ofrecer servicios de voz. Interfaces E1 o STM-1, para dar servicios especficos de empresa. Es fundamental para el desarrollo del mercado alcanzar la interoperabilidad OLT-ONT entre diferentes fabricantes.

OLT (Optical Line Termination)

Es el elemento activo situado en la central telefnica. De l parten las fibras pticas hacia los usuarios (cada OLT suele tener capacidad para dar servicio a varios miles de usuarios). Agrega el trfico proveniente de los clientes y lo encamina hacia la red de agregacin. Realiza funciones de router para poder ofrecer todos los servicios demandados por los usuarios.

La fibra y componentes pticos que comunican el OLT con el ONT son elementos completamente pasivos. Una fibra conecta un puerto del OLT a mltiples ONT usando divisores pticos (optical splitters). El OLT puede estar situado a una distancia mxima 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 rea geogrfica muy amplia.

Breve descripcin de las topologas PON

PON es una tecnologa punto-multipunto. Todas las transmisiones en una red PON se realizan entre la unidad ptica Terminal de Lnea (OLT Optical Line Terminal-), localizada en el nodo ptico o central y la Unidad ptica 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 topologas adecuadas para el acceso a red, incluyendo topologas en anillo (no muy habituales), rbol, rbol-rama y bus ptico lineal. Cada una de las bifurcaciones se consiguen encadenando divisores pticos 1x2 o bien divisores 1xN.

En algunos casos, dependiendo de la criticidad del despliegue, a red de acceso puede requerir proteccin.


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Todas las topologas PON utilizan monofibra para el despliegue. En canal descendente una PON es una red punto multipunto. El equipo OLT maneja la totalidad del ancho de banda que se reparte a los usuarios en intervalos temporales. En canal ascendente la PON es una red punto-a punto donde mltiples ONUs transmiten a un nico OLT. Trabajando sobre monofibra, la manera de optimizar las transmisiones de los sentidos descendente y ascendente sin entremezclarse consiste en trabajar sobre longitudes de onda diferentes utilizando tcnicas WDM (Wavelength Division Multiplexing).

En telecomunicacin, la multiplexacin por divisin de longitud de onda (WDM, del ingls Wavelength Division Multiplexing) es una tecnologa que multiplexa varias seales sobre una sola fibra ptica mediante portadoras pticas de diferente longitud de onda, usando luz procedente de un lser o un LED.

Este trmino se refiere a una portadora ptica (descrita tpicamente por su longitud de onda) mientras que la multiplexacin por divisin de frecuencia generalmente se emplea para referirse a una portadora de radiofrecuencia (descrita habitualmente por su frecuencia). Sin embargo, puesto que la longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales, y la radiofrecuencia y la luz son ambas formas de radiacin electromagntica, la distincin resulta un tanto arbitraria.

La mayora de las implementaciones superponen dos longitudes de onda, una para la transmisin en sentido descendente (1290nm) y otra para la emisin a la cabecera (1310nm) sentido ascendente-. La evolucin de la tecnologa ptica ha permitido miniaturizar los filtros pticos necesarios para esta separacin hasta llegar a integrarlos en los transceivers pticos de los equipos de usuario. Se utilizan estas portadoras pticas en segunda ventana (en lugar de trabajar en tercera ventana) para contener al mximo los costes de la optoelectrnica.

Al mismo tiempo las arquitecturas PON utilizan tcnicas de multiplexin en tiempo TDMA para que en distintos instantes temporales determinados por el controlador de cabecera OLT, los equipos ONU puedan enviar su trama en canal ascendente. De manera equivalente el equipo de cabecera OLT tambin debe utilizar una tcnica TDMA para enviar en diferentes slots temporales la informacin del canal descendente que selectivamente debern recibir los equipos de usuario (ONU).

Las arquitecturas PON tambin han tenido que resolver otro aspecto importante: la dependencia de la potencia de transmisin del equipo OLT con la distancia a la que se encuentra el equipo ONU, que como se ha detallado anteriormente, puede variar hasta un mximo de 60Km. Evidentemente un


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equipo ONU muy cercano al OLT necesitar una menor potencia de su rfaga para no saturar su fotodiodo. Los equipos muy lejanos necesitarn que su rfaga temporal se transmita con una mayor potencia. Esta prestacin tambin ha sido introducida recientemente en los transceptores pticos PON, que han simplificado notablemente la electrnica anteriormente necesaria para actuar sobre un control de ganancia externo al transceptor. La nueva ptica miniaturiza, integra y simplifica el trabajo con rfagas de diferente nivel de potencia.

Para conectar la OLT con la ONT con datos, se emplea un cable de fibra ptica para transportar una longitud de onda downstream. Mediante un pequeo divisor pasivo, que divide la seal de luz que tiene a su entrada en varias salidas, el trfico 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 topologa en rbol. Los datos upstream desde la ONT hasta la OLT -que son distribuidos en una longitud de onda distinta para evitar colisiones en la transmisin downstream son agregados por la misma unidad divisora pasiva, que hace las funciones de combinador en la otra direccin del trfico, lo que permite que el trfico sea recolectado desde la OLT sobre la misma fibra ptica que enva el trfico downstream. Para el trfico downstream se realiza un broadcast ptico, aunque cada ONT slo ser de capaz de procesar el trfico que le corresponde o para el que tiene acceso por parte del operador, gracias a las tcnicas de seguridad AES (Advanced Encryption Standard). Para el trfico upstream los protocolos basados en TDMA (Time Division Multiple Access) aseguran la transmisin sin colisiones desde la ONT hasta la OLT. Adems, mediante TDMA slo se transmite cuando sea necesario, por lo cual, no sufre de la ineficiencia de las tecnologas TDM donde el perodo temporal para transmitir es fijo e independiente de que se tengan datos o no disponibles. Una de las caractersticas clave de PON es la capacidad de sobresuscripcin. Esto permite a los operadores ofrecer a los abonados ms trfico cuando lo necesiten y la red est con capacidad ociosa, es decir, cuando no haya otros abonados en el mismo PON que estn empleando todo su ancho de banda disponible. Esta funcionalidad es denominada ubicacin dinmica del ancho de banda o DBA (Dynamic Bandwidth Allocation).

FTTx

La tecnologa de telecomunicaciones FTTx (del ingls Fiber to the x) es un trmino genrico para designar

cualquier acceso de banda ancha sobre fibra ptica que sustituya total o parcialmente el cobre del bucle de

acceso. El acrnimo FTTx se origina como generalizacin de las distintas configuraciones desplegadas (FTTN,

FTTC, FTTB, FTTH...), diferencindose por la ltima letra que denota los distintos destinos de la fibra (nodo,

acera, edificio, hogar...).

La industria de las telecomunicaciones diferencia distintas arquitecturas dependiendo de la distancia entre la fibra ptica y el usuario final. Las ms importantes en la actualidad son:

FTTN - (del ingls Fiber-to-the-node). En FTTN o fibra hasta el nodo, la fibra ptica termina en una central del operador de telecomunicaciones que presta el servicio, suele estar ms lejos de los abonados que en FTTH y FTTB, tpicamente en las inmediaciones del barrio, por lo que en alguna bibliografa se asigna a la N la palabra neighborhood (vecindario).

FTTC - (del ingls Fiber-to-the-cabinet o fiber-to-the-curb). Similar a FTTN, pero la cabina o armario de telecomunicaciones est ms cerca del usuario, normalmente a menos de 300 metros.


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FTTB - (del ingls Fiber-to-the-building o Fiber-to-the-basement). En FTTB o fibra hasta la acometida del edificio, la fibra ptica normalmente termina en un punto de distribucin intermedio en el interior o inmediaciones del edificio de los abonados. Desde este punto de distribucin intermedio, se accede a los abonados finales del edificio o de la casa mediante la tecnologa VDSL2 (Very high bit-rate Digital Subscriber Line 2) sobre par de cobre o Gigabit Ethernet sobre par trenzado CAT5. De este modo, el tendido de fibra puede hacerse de forma progresiva, en menos tiempo y con menor coste, reutilizando la infraestructura del edificio del abonado.

FTTH - (del ingls Fiber-to-the-home). En FTTH o fibra hasta el hogar, la fibra ptica llega hasta el interior de la misma casa u oficina del abonado.

FTTP - (del ingls Fiber-to-the-premises). Este trmino se puede emplear de dos formas: como trmino genrico para designar las arquitecturas FTTH y FTTB, o cuando la red de fibra ptica incluye tanto viviendas como pequeos negocios.

Para asegurar el consenso, especialmente cuando se comparan los niveles de penetracin de FTTH entre pases, los tres consejos de FTTH de Europa, Norte Amrica y el Pacfico Asitico acordaron las definiciones para FTTH y FTTB. Estos tres consejos no dan definiciones formales para FTTC y FTTN.

En la actualidad, los servicios que los proveedores de internet prestan a los suscriptores, son cada vez ms

nuevos y ms exigentes. Los datos que son descargados hoy por millones de personas de todo el mundo no

son los mismos de hace unos pocos aos. Hoy en internet se ve un gran aumento en cuanto al trfico que

circula por la red, ya que entre ms poderosos son nuestras computadoras y mayor capacidad y memoria

tienen, ms uso hacemos de la nube, descargando cantidades enormes de datos y que exigen de los

proveedores velocidades y anchos de banda mucho mayor cada da. Es por esto que las organizaciones

mundiales de telecomunicaciones como la ITU-T, la IEEE, empresas prestadoras de servicio, entre otros entes

mundiales siempre estn al tanto de estas nuevas necesidades, y siempre estn innovando y creando nuevas

y mejores formas de disear las redes para que la mayora de las necesidades de los usuarios y de las regiones


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en general sean suplidas de la mejor forma posible. Debido a que la fibra ptica tiene grandes ventajas sobre

el cable, como la posibilidad de un mayor ancho de banda y menos interferencias por ruido, etc. Es por esto

que se crearon las redes PON. Una red PON es una red que les permite a los usuarios contar con un mayor

ancho de banda y mejores servicios al contar con accesos por medio de Fibra ptica. Adems estas redes

permiten reemplazar los elementos activos en una red por elementos pasivos, lo que permite que los costos

de la red se reduzcan en un gran porcentaje. PON es usada principalmente para redes FTTH (Fibra hasta la

Casa). En el siguiente artculo se mostrar dos estndares APON y BPON, que ayudan a optimizar el uso de una

red PON.

APON (Recomendacin G.983.1)

APON (ATM Passive Optical Network)

A-PON o ATM-PON (Redes pticas Pasivas ATM) est definida en la revisin del estndar de la ITU-T G.983, el

cual fue el primer estndar desarrollado para las redes PON. Las especificaciones iniciales definidas para las

redes PON fueron hechas por el comit FSAN (Full Service Access Network), el cual utiliza el estndar ATM

como protocolo de sealizacin de la capa 2 (Enlace de Datos). Los sistemas APON usan el protocolo ATM

como portador. A-PON se adecua a distintas arquitecturas de redes de acceso, como, FTTH (Fibra hasta la

vivienda), FTTB/C (fibra al edificio/a la acometida) y FTTCab.

La transmisin de datos en el canal de bajada se da por una corriente de rfagas de celdas ATM de 53 bytes

cada una con 3 bytes para la identificacin del equipo generador (ONU o unidad ptica del usuario). Estas

rfagas van a una tasa de bits de 155.52 Mbps que se reparten entre el nmero de usuarios que estn

conectados al nodo ptico, es decir al nmero de ONUs existentes.

Para el canal de subida, la trama est compuesta por 54 celdas ATM en las cuales hay dos celdas PLOAM (Capa

fsica operacin de administracin y mantenimiento) que estn destinadas para tener informacin de los

destinos de cada celda y tambin informacin para efectos de operacin y mantenimiento de la red.

Entre las tecnologas PON existentes, la APON es la que ms caractersticas en cuanto a OAM (operacin y

administracin) ofrece.


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Configuracin de referencia para una PON basado en ATM

Figura 2/G.983.1 Configuracin de referencia para una PON basada en ATM

La ODN ofrece uno o ms trayectos pticos entre una OLT y una o ms ONU. Cada trayecto ptico se define

entre puntos de referencia S y R en una determinada ventana de longitudes de onda. Los dos sentidos de

transmisin ptica en la ODN se identifican como sigue:

Sentido hacia el destino en el caso de las seales transmitidas de la OLT a la(s) ONU;

Sentido de transmisin hacia el origen en el caso de las seales transmitidas de la(s) ONU a la OLT.

Esta clusula describe la arquitectura de referencia para el soporte de ATM a travs de una PON. El sistema

consiste en una terminacin de lnea ptica (OLT, optical line termination), unidad de red ptica (ONU) y un

cable de fibra que tiene una configuracin de red ptica pasiva (PON, passive optical network) con un divisor

ptico pasivo. Una fibra est dividida de forma pasiva entre mltiples ONU que comparten la capacidad de una

fibra. Debido a la divisin pasiva, es necesario tomar medidas especiales para garantizar la confidencialidad y

la seguridad. Adems, en el sentido de transmisin hacia el origen se requiere un protocolo TDMA.

Bloques Funcionales

Terminacin de lnea ptica

La interfaz de terminacin de lnea ptica (OLT) se efecta a travs de la SNI hacia nodos de servicio, y hacia la

PON. La OLT se encarga de la gestin de todos los aspectos del sistema de transporte ATM que se relacionan

especficamente con la PON. La ONU y la OLT proporcionan un servicio de transporte ATM transparente entre

las UNI y la SNI a travs de la PON.

Unidad de red ptica

La unidad de red ptica (ONU) interconecta a travs de la IFPON con la OLT, y con la UNI. Junto con la OLT, la

ONU se encarga de proporcionar un servicio de transporte ATM transparente entre la UNI y la SNI.


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En esta arquitectura, los protocolos de transporte ATM en una IFPON se describen como estando constituidos

por una capa dependiente del medio fsico, una capa de convergencia de transmisin y una capa ATM. Esta

arquitectura slo tiene por objeto tratar el transporte de ATM.

La capa dependiente del medio fsico incluye los esquemas de modulacin para los canales en sentido hacia el

origen y en sentido hacia el destino (pueden ser diferentes). Es posible que la especificacin permita ms de

un tipo de capa dependiente del medio fsico en un mismo sentido de transmisin.

La capa de convergencia de transmisin se encargar de la gestin del acceso distribuido al recurso PON hacia

el origen a travs de las mltiples ONU. ste es un elemento de protocolo esencial e influir directamente en

la calidad de servicio ATM resultante.

Los protocolos ATM no debern percibir ningn cambio en la forma en que operan a travs de la PON. En el

interior de la OLT y de la ONU, las funciones realizadas en la capa ATM, tanto en la OLT como en la ONU,

incluiran la retransmisin de clula.

Red de distribucin ptica

La red de distribucin ptica proporciona el medio de transmisin ptica desde la OLT hacia los usuarios y

viceversa. Utiliza componentes pticos pasivos.

Servicios

Tal sistema de acceso de alta velocidad podra proporcionar la gama completa de todos los servicios conocidos

hasta el presente, e incluso nuevos servicios que se estn examinando para los abonados residenciales y

comerciales. En esta materia debe tenerse en cuenta la independencia del servicio con respecto al sistema de

transmisin. Estos servicios abarcan una amplia gama de requisitos de red como son la velocidad binaria, la

simetra/asimetra o el retardo, y comprenden desde la distribucin de vdeo, con diversos grados de

interactividad, hasta la transferencia electrnica de datos, la interconexin LAN, trayectos virtuales

transparentes, etc.

Los servicios concretos que habrn de proporcionarse son percibidos de una manera ms clara por algunos

operadores que por otros y dependen en gran medida de las condiciones particulares de reglamentacin de

los mercados de los distintos operadores, as como de las posibilidades de los propios mercados. La manera

de hacer llegar estos servicios a los usuarios de una manera eficaz con respecto al costo depende no solamente

de condiciones de tipo jurdico, sino tambin de factores que incluyen la infraestructura existente de

telecomunicaciones, la distribucin de las viviendas y la proporcin en que estn presentes los abonados

residenciales y los comerciales.

Pese a esta diversidad en la estructuracin de los mercados, existen algunas caractersticas que han sido

percibidas como comunes por todas las partes y que pueden resumirse como sigue:

Algunos servicios requieren velocidades binarias mayores que las soportadas por la RTPC y la RDSI

bsica. La mejor forma de proporcionar estas velocidades a los usuarios es mediante redes de fibras

pticas o redes mixtas de fibras pticas y conductores metlicos.


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Como los servicios evolucionan y se introducen nuevos servicios, las exigencias de anchura de banda

y de gestin sern mayores. Esto requiere que la red de acceso sea flexible y fcil de mejorar.

Requisitos de la Red ptica

Estructura de red ptica dividida en capas

La divisin en capas se basa en la Rec. UIT-T G.982. La ODN es la red de distribucin de fibra ptica basada en

divisores pticos pasivos y bifurcadores pticos. La OAN es el sistema entre los puntos de referencia "V" y "T"

(figura 2). La ONU puede tener una funcin de adaptacin (AF, adaptation function), para transmisin por lnea

de abonado digital (DSL, digital subscriber line) a travs de conductores de cobre al cliente. La OAN se gestiona

como un elemento, a travs de una interfaz de gestin Q3.

El modelo de referencia de protocolo se divide en medio fsico, capa TC, y capa de trayecto Como ejemplo, en

el cuadro 1 se muestra una red ATM-PON. En la red ATM-PON, la capa de trayecto corresponde al trayecto

virtual (VP, virtual path) de la capa ATM.

Cuadro1/G.983.1/Estructuracin en capas de la red ATM-PON

La capa TC se divide en subcapas de transmisin y adaptacin PON que corresponden a la subcapa de

convergencia de transmisin de la red digital de servicios integrados de banda ancha (RDSI-BA). La subcapa de

transmisin PON termina la funcin de transmisin requerida en la ODN. Las funciones especficas de la PON

son terminadas por la subcapa de transmisin PON, y esta subcapa no es visible desde la subcapa de

adaptacin. Las dos capas consideradas son la capa dependiente del medio fsico y la capa TC, basadas en los

principios de estructuracin en capas G.958.

Funcionalidad de operaciones, administracin y mantenimiento (OAM)


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Se ha utilizado un marco constituido por dos ejes a lo largo de los cuales pueden ser clasificadas las funciones

OAM. El primer eje consiste en el subsistema funcional de la OAN con el que est relacionada la funcin OAM.

El segundo eje es la categora funcional OAM.

Los siguientes subsistemas funcionales cumplen los requisitos de la OAM:

1) Equipo (recinto y potencia).

2) Transmisin.

3) Subsistema ptico.

4) Subsistema de servicio.

Los requisitos de OAM por categora funcional pueden definirse por las cinco categoras conformes a la Rec.

UIT-T M.3010:

a) Gestin de configuracin.

b) Gestin de calidad de funcionamiento.

c) Gestin de averas.

d) Gestin de seguridad.

e) Gestin de contabilidad.

Calidad de funcionamiento

El retardo medio de la transferencia de la seal entre T-V (o a V) debe ser inferior a 1,5 ms como se define en

la Rec. UIT-T G.982. El valor de 1,5 milisegundos es una directriz para el servicio de telefona.

La variacin del retardo de clula ATM en la capa ATM se define en la Rec. UIT-T I.356 sobre la calidad de

funcionamiento de la ATM.


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Condiciones ambientales

Cuadro2/G.983.1/Ejemplos de condiciones ambientales

Seguridad

Seguridad y proteccin elctrica

Los aspectos de seguridad elctrica del equipo ATM-PON quedan en estudio.

Seguridad y proteccin ptica

Los niveles de potencia ptica del transmisor de la ONU no sern superiores a los de la clase 1, definida en

CEI 60825-1 (2001).

NOTA Un cierre ptico de la ONU por razones de seguridad no es necesario. Una ruptura del enlace hacia el

origen causada por la extraccin de un conector ptico o por una condicin de avera puede que no conduzca

a un cierre del lser. Sin embargo, un cierre del transmisor de la ONU puede ser el resultado de acciones de la

capa TC.

BPON

BPON (Broadband PON)

Es un estndar basado en el anterior (APON), pero con la diferencia que pueden dar soporte a otros estndares

de banda ancha. Originalmente estaba definida con una tasa de 155 Mbps fijos tanto en canal ascendente

como descendente; pero, ms adelante, se modific para admitir, trfico asimtrico: canal descendente -> 622

Mbps // Canal ascendente -> 155 Mbps y trfico simtrico: canal descendente y ascendente -> 622 Mbps.

BPON no es la ltima intervencin de la FSAN a las redes pticas pasivas. El aumento del ancho de banda

demandado por los usuarios unido al balanceo del tipo de trfico exclusivamente hacia trfico IP, incidieron


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directamente en el desarrollo de una nueva especificacin que se apoyaba en el estndar BPON, altamente

ineficiente para el transporte de trfico IP, que mejorara utilizaba un procedimiento de encapsulacin

denominado GFP (Procedimiento General de Segmentacin General Framing Procedure) que aumentaba la

eficiencia de la arquitectura, permitiendo mezclar tramas ATM de tamao variable. No obstante presentaban

un coste elevado y limitaciones tcnicas.

Estndar G.983.2 Especificacin de la interfaz de control y gestin de terminales

Modelo de Referencia y trminos

El modelo de referencia de arquitectura de red de B-PON se representa en la figura 4. La terminologa del ONT,

que se utilizar en la presente Recomendacin, se define ms ampliamente como una unidad de red ptica

(ONU, optical network unit) utilizada para las configuraciones FTTH y fibra al local comercial (FTTBusiness,

fibre to the business). En general, las diferencias entre FTTH y FTTBusiness consisten en que FTTBusiness dar

servicio a ms de un usuario final, tendr requisitos de disponibilidad ms estrictos y podr soportar ms

prestaciones y funciones que FTTH. En todo el texto el trmino ONT debe interpretarse normalmente como

representativo ya sea del ONT o de la ONU, segn corresponda en cada caso particular, salvo cuando se trate

de la descripcin de la entidad gestionada datos ONTB-PON.

La especificacin de la OMCI encaja dentro del modelo global de la Rec. UIT-T G.983.1 para un sistema de red

de acceso, como se ilustra en la figura 3.

Figura 3/G.983.2 Modelo de referencia


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Para los sistemas B-PON protegidos hay tres tipos posibles de modelos lgicos de referencia: los modelos 1 y

2 corresponden a las arquitecturas de proteccin, mientras que el modelo 3 describe una opcin adicional de

sistema de proteccin.

1) Modelo de referencia Protegido

En este modelo los lados de proteccin y funcionamiento comparten el mismo punto de terminacin de la

OMCI.

Figura 4/G.983.2 Primer modelo de referencia protegido

2) Segundo Modelo de referencia

En este modelo la OMCI tiene dos puntos de terminacin diferentes: uno para el lado de funcionamiento y

otro para el de proteccin. Las especificaciones de la OMCI son idnticas a las de los sistemas ya que ambas

conexiones de la OMCI son idnticas a la descrita en la figura 3.

Figura 5/G.983.2 Segundo modelo de referencia protegido


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3) Tercer Modelo de referencia

En este modelo la OMCI tiene dos puntos de terminacin diferentes: uno para el lado de funcionamiento y

otro para el de proteccin. Asimismo, este modelo tiene ONT independientes para cada lado. Las

especificaciones de la OMCI para este modelo son idnticas a las del segundo modelo de referencia protegido.

Figura 6/G.983.2 Tercer modelo de referencia protegido

Requisitos de la especificacin de la interfaz de gestin

La OMCI es utilizada por el OLT para controlar el ONT. Este protocolo permite al OLT:

a) Establecer y liberar conexiones a travs del ONT.

b) Gestionar las UNI en el ONT.

c) Solicitar informacin de la configuracin y estadsticas de la calidad de funcionamiento.

d) Informar de manera autnoma al operador del sistema eventos tales como fallos del enlace.

El protocolo OMCI funciona a travs de una conexin ATM entre el controlador del OLT y el controlador del

ONT que se establece en la inicializacin del ONT. El protocolo OMCI es asimtrico: el controlador del OLT es

el director y el controlador del ONT es el subordinado. Un solo controlador OLT puede controlar varios ONT

mediante varios ejemplares del protocolo por canales de control separados.

Los requisitos de la interfaz de gestin y control del ONT indicados en esta Recomendacin son necesarios para

llevar a cabo las siguientes gestiones del ONT:

a) Gestin de la configuracin.

b) Gestin de averas.

c) Gestin de la calidad de funcionamiento.

d) Gestin de la seguridad.


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MIB independiente del protocolo para la OMCI

La OMCI debe definirse de modo que los fabricantes puedan ofrecer capacidades modulares ampliables para

satisfacer los diferentes grados de necesidad de los clientes. La presente Recomendacin est orientada en

primer lugar a los ONT de FTTH y FTTBusiness. Se define el protocolo necesario para soportar las capacidades

identificadas en la Rec. UIT-T G.983.1. Es importante para la instalacin e interoperabilidad inmediatas, pero

tiene en cuenta los componentes opcionales y las ampliaciones futuras.

Se utiliza una MIB Base de informacin de gestin (management information base) independiente del

protocolo para describir el intercambio de informacin a travs de la OMCI y formar la base a partir de la cual

se definen los modelos de protocolo especfico (por ejemplo, protocolo de dispositivo sencillo para el ONT).

Esta MIB se asemeja en lo posible a la MIB genrica correspondiente definida en otras Recomendaciones del

UIT-T. Se trata de hacer la OMCI relativamente sencilla, manteniendo a la vez la coherencia con la MIB utilizada

por la interfaz entre el gestor de elementos de red y el OLT.

Descripcin de la MIB

Entidades gestionadas ONT:

a) La finalidad de la entidad.

b) La relacin (o relaciones) que soporta la entidad con otras entidades gestionadas.

c) Los atributos de la entidad.

d) Las operaciones de gestin que puede realizar la entidad.

e) Las notificaciones generadas por la entidad gestionada.

Estas clusulas estn organizadas como sigue:

a) gestin del equipo ONT.

b) gestin de la ANI (es decir, PON IF).

c) gestin de la UNI.

d) gestin de la capa VP.

e) gestin del trfico.

Una entidad gestionada puede ser creada por el ONT de manera autnoma o a peticin explcita del OLT

mediante una instruccin crear.

A continuacin se da una explicacin ms detallada de cada uno de los casos posibles:


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(R): Cuando se ejemplifica la entidad gestionada (autnomamente o a peticin del OLT mediante una accin

crear), el ONT fija el atributo a un valor por defecto. El OLT slo puede leer el valor del atributo. Si cambia el

valor de un atributo autnomo, el ONT enviar al OLT una notificacin de cambio de valor de atributo.

(W): Cuando se ejemplifica la entidad gestionada (autnomamente o a peticin del OLT mediante una accin

crear), el ONT fija el atributo a un valor por defecto. El OLT slo puede escribir el valor del atributo.

Si cambia el valor de un atributo autnomo, el ONT NO enviar al OLT una notificacin de cambio de valor de

atributo.

(R, W): Cuando se ejemplifica la entidad gestionada (autnomamente o a peticin del OLT mediante una

accin crear), el ONT fija el atributo a un valor por defecto. El OLT puede leer y escribir el valor del atributo. Si

cambia el valor de un atributo autnomo, el ONT enviar al OLT una notificacin de cambio de valor de

atributo.

(R, fijado por crear): Cuando se ejemplifica la entidad gestionada (por necesidad o a peticin del OLT

mediante una accin crear), el ONT fija el atributo a un valor especificado en la instruccin crear. Despus el

OLT slo puede leer el valor del atributo. Si cambia el valor de un atributo autnomo, el ONT enviar al OLT

una notificacin de cambio de valor de atributo.

(W, fijado por crear): Cuando se ejemplifica la entidad gestionada (por necesidad o a peticin del OLT

mediante una accin crear), el ONT fija el atributo a un valor especificado en la instruccin crear. Despus el

OLT slo puede escribir el valor del atributo. Si cambia el valor de un atributo autnomo, el ONT NO enviar al

OLT una notificacin de cambio de valor de atributo.

Canal de control y gestin del ONT (OMCC, ONT management and control channel)

Se configurar una conexin ATM para el OMCC. En la Rec. UIT-T G.983.1 se especifica un mensaje PLOAM que

activa un par VPI/VCI entre los procesadores del OLT y el ONT. El valor de VPI/VCI para cada canal de gestin

es programado por el OLT utilizando este mensaje. Los OMCC de ONT diferentes deben tener asignados

diferentes VPI. La capa MAC del OLT debe asignar un permiso de flujo para el trfico OMCC hacia el origen de

cada ONT. Se han de estudiar ms detenidamente, contando con las contribuciones de los operadores, los

siguientes requisitos de calidad de funcionamiento relativos al OMCC:

a) Las clulas que transportan mensajes de gestin del ONT deben ser enviadas con prioridad de prdida

de clulas CLP = 0.

b) El trfico ascendente de cada OMCC no debe rebasar un ancho de banda x, donde x depende de los

requisitos del operador.

c) Una clula OMCC ascendente debe ser puesta siempre en la cola de alta prioridad o ser modelada con

la categora de servicio CBR, las restricciones de las clulas OMCC ascendentes no son objeto de la

presente Recomendacin, porque estn totalmente bajo el control del OLT.

d) Tiempo de respuesta a los mensajes: El sistema debe tener tiempos de respuesta no superiores a 1 s

para los mensajes de tratamiento de protocolo de alta prioridad y de 3s para los mensajes de

tratamiento de protocolo de baja prioridad.


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Formato de las clulas del protocolo de gestin y control del ONT

Cada paquete de protocolo de gestin y control del ONT es encapsulado directamente en una sola clula ATM

de 53 bytes.

Figura 7/G.983.2 Formato de la clula del protocolo de gestin y control del ONT

Anexo A

Transporte del servicio de trayecto de retorno de vdeo

A.1 Descripcin general de la red

La presente Recomendacin trata de las redes que emplean sistema B-PON que incluyen superposicin de

vdeo. Este sistema proporciona un servicio de transporte ATM bidireccional y un servicio de difusin o

unidifusin hacia el destino de vdeo o datos unidireccional. Si slo se desean servicios de vdeo de difusin, el

nico transporte de vdeo requerido es la tercera longitud de onda, como se indica en la figura A.1. El ONT

convierte las seales de la tercera longitud de onda a seales elctricas en una salida coaxial adecuada para

aparatos de vdeo, tales como televisores.

Figura A.1/G.983.2 B-PON con vdeo de difusin nicamente

Sin embargo, en muchos casos se necesitan servicios de vdeo interactivos. En ese caso, el equipo de

terminacin de vdeo de cliente (denominado corrientemente decodificador multimedios o STB) tiene que

estar conectado al equipo de control de vdeo de la central. En el caso de un sistema

B-PON, esta conectividad debe ser proporcionada por la ONU y el OLT. Este caso se ilustra en la figura A.2. La

conexin comienza en el STB, que transmite esa informacin hasta los cables coaxiales que lo conectan al

ONT. El ONT debe recibir esta informacin, y adaptarla para el transporte por la B-PON en la forma de una


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conexin ATM. El OLT transporta esta conexin a travs de la red. En un cierto punto, la conexin termina en

el equipo de control de vdeo.

En la figura A.2 se definen dos interfaces que son importantes para la compatibilidad. En primer lugar, la

interfaz STB-ONU, que est definida en las normas: SCTE 55-1 y SCTE 55-2. Estas dos normas son homlogas y

mutuamente exclusivas; es decir, un sistema funcionar con arreglo a una u otra, pero no con ambas. Adems,

en cada una de esas normas se definen varios grados de capacidad, entre los que se elige uno como el grado

por defecto (o funcionamiento bsico).

La segunda interfaz importante es la interfaz ONU-red. Esta interfaz lgica es una conexin ATM que devuelve

la informacin del trayecto de retorno hacia el equipo de vdeo en la central. El formato de la informacin debe

estar normalizado, de modo que puedan emplearse equipos de control comunes. El formato depende de la

interfaz de trayecto de retorno especfica que se est utilizando. Dado que en cada una de las interfaces existen

dos modos de funcionamiento, resulta lgico que la ONU tenga dos modos de funcionamiento, denominados

Modo 1 y Modo 2. El Modo 1 corresponde al soporte del sistema SCTE 55-1 y el Modo 2 al sistema SCTE 55-2.

El operador de red configura el modo durante la gestin de inicializacin del servicio de vdeo.

Se incluyen varias mejoras relativa a la interfaz de control y gestin de la ONT:

La gestin del protocolo de voz por Internet (VoIP).

La gestin de equipos ONT.

La limitacin de potencia ONT.

La depuracin distante de ONT.

Las instrucciones de prueba ampliadas.

Las mejoras a las ANI de vdeo.

La declaracin de conformidad de implementacin de protocolo.


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Estndar G.983.3 QoS

La implantacin masiva de sistemas B-PON a 622 Mbit/s en sentido descendente y 155 Mbit/s en sentido

ascendente ha facilitado el establecimiento de presupuestos de prdidas para estos sistemas.

En el presente apndice se recogen las prcticas idneas que utiliza la industria para esta combinacin de

velocidades.

Los presupuestos de prdidas que se encuentran en la presente Recomendacin difieren notablemente de los

que pueden encontrarse en otras fuentes en los siguientes aspectos:

Tolerancia reducida de la potencia del transmisor de la OLT.

Los presupuestos de prdidas generales se encuentran entre la clase B y la clase C.

Asimetra de los presupuestos de prdidas.

Estas variaciones pueden aumentar las capacidades de funcionamiento y prueba de los sistemas B-PON. Por

consiguiente, se recomienda utilizar preferentemente para una PON a 622/155 Mbit/s.

Aplicaciones del sistema

En la actualidad, el sistema B-PON tiene dos aplicaciones principales. La primera es un sistema de pleno servicio

con superposicin de vdeo. La segunda es un sistema slo digital sin superposicin de vdeo. Estas dos

aplicaciones se muestran en los diagramas de la figura VI.1 y tienen requisitos de presupuesto de prdidas

ligeramente distintos. Para cumplir con ambos grupos de requisitos, es necesario definir dos tipos pticos de

OLT, y un tipo ptico de ONT. El tipo ptico de OLT determina entonces qu aplicacin y presupuesto de

prdidas se obtendr. El tipo ptico de ONT es el punto comn de ambas aplicaciones y aumenta el volumen.


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Especificaciones pticas

Las especificaciones pticas para la OLT1, la OLT2 y la ONT pueden encontrarse en el cuadro VI.1. En este

cuadro se muestran los niveles de potencia medidos en los puntos de interfaz que se muestran en la figura

VI.1. En concreto, cualquier filtro WDM externo a la OLT o a la ONT se considera parte de la ODN. Estas

especificaciones tienen por objeto aumentar las que se encuentran en el cuadro 4 del cuerpo principal de la

Recomendacin. Todas las dems de este documento siguen siendo aplicables.

Estndar G.983.4 Sistema de acceso ptico de banda ancha con asignacin dinmica de anchura de banda.

La asignacin dinmica de anchura de banda (DBA, dynamic bandwidth assignment) atribuye eficazmente los

recursos para la transferencia de trfico a velocidades binarias variables por redes pticas pasivas de banda

ancha (B-PON, broadband passive optical networks). Esta enmienda incluye las funcionalidades ampliadas de

la DBA centrndose en la supervisin de la calidad de funcionamiento, y detalla los requisitos y especificaciones

de estas funciones. Estas especificaciones se implementan en la terminacin de lnea ptica (OLT) y no afectan

a la terminacin de red ptica (ONT). Estos requisitos y especificaciones son opcionales y no exigen ninguna

modificacin de las Recomendaciones sobre la DBA existentes (Recomendaciones UIT-T G.983.4). Su utilizacin

depende de las polticas de los operadores. La relacin es la que se muestra en la siguiente figura.


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Estndar G.983.5 Sistema de acceso ptico de banda ancha con mayor capacidad de supervivencia.

Arquitectura 1:1 (obligatoria)

La arquitectura 1:1 es obligatoria y se muestra en la figura A.1.

En el sentido hacia el destino, tanto el trfico normal como el adicional se difunden a los selectores que eligen

el tipo de trfico (normal o adicional) que se transmite por la ODN. En la ONU hay una funcin sencilla que

selecciona el flujo de trfico adecuado procedente de la OLT.

En el sentido hacia el origen, el mecanismo de supervivencia es esencialmente el mismo (que hacia el destino).

Los trficos normal y adicional se envan a los selectores de la ONU, los cuales encaminan el flujo de trfico

adecuado a la OLT, donde una funcin de seleccin sencilla elige el flujo de trfico.

En cualquiera de los dos sentidos si no se soporta trfico adicional el selector en el lado receptor puede

reemplazarse por un simple fusionador.

Cada uno de los selectores debe seleccionar la seal opuesta a la elegida por el otro selector; por ejemplo, si

un selector en la OLT selecciona trfico normal, el otro selector debe seleccionar trfico adicional. En la ONU

se necesita seleccionar lo mismo que en la OLT.

La conmutacin en el extremo de transmisin se lleva a cabo mediante selectores, los cuales se establecen

atendiendo a los mensajes PST procedentes de la OLT. En caso de que se produzca un fallo que afecte

nicamente al trfico hacia el destino, la ONU debe notificar el fallo a la OLT a fin de que se inicie la

conmutacin. En ese caso, la ONU dejar de enviar clulas en respuesta a concesiones en la PON de trabajo.

Esto provocar una LOSi en la OLT y se iniciar la conmutacin.

La conmutacin entre las PON de trabajo y de proteccin slo es posible si las alarmas de capa TC de reserva

no estn activas y la transmisin del mensaje PST es vlida. Para hacer posible la conmutacin rpida los valores

VPI/VCI del trfico normal y del trfico adicional debern ser diferentes.


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Figura A.1/G.983.5 Arquitectura 1:1

Arquitectura 1+1 (facultativa)

Esta arquitectura es facultativa y se muestra en la figura A.2.

En el sentido hacia el destino el trfico se transmite por las PON de trabajo y de proteccin. En la ONU, el

trfico se selecciona atendiendo a la calidad de la seal y/o los mensajes PST.

En el sentido hacia el origen existe la misma funcionalidad. El trfico se transmite por las PON de trabajo y de

proteccin y en el lado receptor se selecciona el trfico utilizando un mecanismo de seleccin basado en la

calidad y el suministro de la seal.

La conmutacin se inicia en el receptor que primero detecta un fallo. Si se produce un fallo que afecta

nicamente al trfico hacia el destino, la ONU debe notificar el fallo a la OLT a fin de completar el evento de

conmutacin. En este caso, la ONU dejar de enviar clulas en respuesta a concesiones recibidas en la PON de

trabajo, lo que provocar una LOSi en la OLT y la conclusin de la conmutacin.

Esta arquitectura no soporta trfico adicional.

La conmutacin entre las PON de trabajo y de proteccin puede realizarse nicamente si el trfico hacia el

destino es vlido.


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EPON

El crecimiento de los sistemas Passive Optical Network PON hacia sistemas de transferencia de datos a alta

velocidad, resulto en el punto de partida para la evolucin del Estndar Ethernet Passive Optical Network

EPON.

EPON funciona dentro de la ltima milla de red de acceso al terminal final o suscriptor, la normatividad para

esta tecnologa est reglamentada bajo la IEEE 803.2 ah.

EPON es una tecnologa que permite a las redes Ethernet conectarse directamente a travs de la fibra ptica

y admite una conectividad punto-multipunto.

Una red EPON permite sustituir elementos fsicos entre el servidor y el usuario utilizando componentes pticos

pasivos para la transmisin de datos por la red.

Principal elemento -> dispositivo divisor ptico -> splitter

Son utilizados en las redes Fiber-to-the-Home FTTH (Fibra hasta al hogar)

EPON no puede ser considerado como un medio totalmente compartido o una red punto a punto sino que es

una combinacin de los dos, es decir, presenta conectividad de un medio compartido en el canal de

distribucin (bajada) y el comportamiento de un medio punto a punto en el canal de retorno (subida), adems

EPON proporciona una excelente solucin de conectividad para redes IP.

Crea una infraestructura Ethernet de ltima milla de topologa punto a multipunto, soporta una velocidad de

1 Gbps hasta 20 km.

Arquitectura EPON


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Las redes EPON son redes basadas en tecnologa pasiva ptica con enlaces punto a multipunto sobre fibra

ptica, a velocidades de 1 Gbps, distancias de 10 20 kilmetros y unidos con splitters pasivos pticos. Se ha

diseado una arquitectura EPON en la herramienta de simulacin OPNET, como se puede observar en la

figura1, con objetivo de estudiar las diferentes caractersticas que este tipo de red poseen relacin a otro tipo

de redes de acceso como son las redes de Cable o las redes xDSL.

Los componentes bsicos de la red de acceso EPON son:

OLT (Optical Line Terminal): cabecera de red de la arquitectura EPON.

Splitter: multiplexador pasivo ptico.

ONU (Optical Network Unit): concentrador de trfico de los usuarios finales.

Clientes: Terminales, servidores o redes LAN Ethernet.

Una arquitectura clsica PON se compone de un terminal OLT y varias ONUs. El mdulo OLT trabaja como nodo

de acceso, conectando la red de acceso ptica a la red troncal y es la encargada de planificar y asignar los

recursos de transmisin a las ONUs.

EPON est configurado en el modo dplex completo, una sola fibra de punto a multipunto (P2MP), la cabecera

de red permite que slo un abonado en un momento de transmitir utilizando una divisin en el tiempo acceso

mltiple, no permite que el usuario pueda ver el trafico trasmitido por otros usuarios.

Sistemas de EPON utilizan una arquitectura divisor ptico, seales de multiplexacin con diferentes longitudes

de onda para downstream y upstream como tales:

- 1490 nm downstream

- 1310 nm upstream

Principio de Funcionamiento

Ethernet PON(EPON) es una red PON basada en llevar el trfico de datos encapsulados en tramas Ethernet

(definido en el estndar IEEE 802.3).

Utiliza una lnea 8b/10b estndar de codificacin (8 bits de usuario codificada en bits 10 lneas) y funciona a la

velocidad estndar de Ethernet.

El estndar IEEE 802.3 define dos configuraciones bsicas de una red Ethernet.

Una configuracin que puede ser desplegado en un medio compartido con el Carrier Sense Multiple Access

con Deteccin de Colisiones (CSMA / CD) de protocolo.

Otra configuracin, las estaciones se pueden conectar mediante un switch full-duplex utilizando enlaces punto

a punto. Las propiedades de EPON son tales que no puede considerarse como un medio compartido o en una

red punto a punto, sino que es una combinacin de ambos.


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Funcionamiento EPON DownStream

Es una red punto-multipunto donde la OLT enva 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 slo enviar al usuario aquellos contenidos

que vayan dirigidos a l. Utiliza Multiplexacin en el Tiempo TDM permite a cada ONU flexiblemente

compartir el ancho de banda.

EPON maneja la transmisin fsica de 802,3 tramas. Las tramas de difusin son extrados por el ID de enlace

lgico. 64-byte se envan mensajes GATE downstream para asignar ancho de banda de subida.

Funcionamiento EPON UpStream

Es una red punto a punto donde las diferentes ONU transmiten contenidos a la OLT.

Utiliza Acceso mltiple por divisin de tiempo TDMA cada ONU enve la informacin en diferentes instantes

de tiempo, controlados por la unidad OLT.

Describe el control upstream, la MPCP utiliza intervalos de tiempo que contiene mltiples 802,3 tramas, donde

cada ONU enva un mensaje de informe de 64 bytes, con informacin de estado ONU a la OLT. No hay colisiones

y no hay fragmentacin de paquetes en esta arquitectura.


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Las redes EPON presentan una relacin de divisin de 1 a 32, lo que quiere decir que por un solo cable de fibra

ptica se puede transmitir datos de hasta 32 usuarios simultneamente. En cuanto a ancho de banda EPON

proporciona una tasa simtrica de 1.25Gbps.

Mecanismo de Transmisin

En el sentido downstream (desde OLT a ONUs), una PON es una red punto a multipunto, mientras que en la

direccin upstream se trata de una red punto a punto.

En la direccin downstream, las tramas transmitidas por el terminal OLT pasan a travs de un splitter pasivo

que se encarga de retransmitirlas hacia todas las ONUS. Este comportamiento es similar a una red de medio

compartido: los paquetes son transmitidos de manera broadcast por el mdulo OLT y la ONU destino los extrae

si estn marcados con el identificador de enlace propio.

En la direccin upstream las tramas de una ONU nicamente han de alcanzar el terminal OLT, no a las otras

ONUs. Esto se asemeja a una arquitectura Punto a Punto, a diferencia de que aqu, las tramas de diferentes

ONUs pueden colisionar, por lo que hay que compartir recursos.

La solucin adoptada para el acceso al medio en sentido upstream es la multiplexacion temporal. Al adoptar

la solucin de medio compartido, es necesaria una sincronizacin de todas las ONUs, para que cada una de

ellas transmita en su slot de tiempo correspondiente. En un time slot es posible transmitir varias tramas

Ethernet. Una ONU tendr que almacenar las tramas recibidas de un suscriptor hasta que pueda transmitir.

Cuando llega su time slot correspondiente, la ONU transmite la informacin almacenada a la velocidad de

Ethernet, en este caso 1Gbps.

Formato de Tramas EPON

Trama EPON Canal de Distribucin

La figura muestra un ejemplo de una trama EPON transmitida en canal de distribucin, misma que est

segmentada en marcos de tamao fijo compuesta por paquetes de distinta longitud; para controlar

adecuadamente la velocidad de transmisin se coloca un byte de control cada dos micro segundos cuyo

objetivo es sincronizar la carga entre la OLT y la ONU/ONT.


- 33 -

Cabe destacar tambin en la trama los componentes de los paquetes pticos que la conforman como:

Cabecera, Carga til de longitud variable y un campo de deteccin de errores.

Trama EPON Canal de Retorno

Cuando se transmite en canal de retorno para evitar las colisiones entre paquetes se utiliza multiplexacin por

divisin de tiempo, los paquetes que conforman el trfico de subida se segmenta en cuadros, posee una

etiqueta que identifica la ONU de procedencia y cada uno se segmenta a su vez en un slot de tiempo de dos

micro segundos.

Capacidad EPON

Admiten estndares redes PON soportadas por una o dos fibras, emplendose la tcnica WDM (Wavelength

Division Multiplexing) en el primero de los casos para separar ambos sentidos de transmisin, segn se ilustra

en la Tabla A3.2. adjunta, acorde con la recomendacin UIT-T/G.983.3

Por otra parte, mientras el estndar GPON contempla las tres clases de redes clases A, B y C, el EPON

nicamente admite las clases A y B.


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Nmero de ONU's soportados (optical network units)

EPON, no hay lmite en cuanto al nmero de ONU's. Este depende de la amplitud del diodo del laser utilizado,

es decir, si utilizamos pticas de bajo coste, EPON podra soportar aproximadamente unas 32 ONU's por OLT

o 64 si utilizamos FEC (forward error correction).

Distancia

Con las redes PON es posible llegar a usuarios que estn hasta 20 kilmetros del nodo o la central.

Ancho de banda aprovechable

EPON ofrece un ancho de banda simtrico de 1Gbps donde se desperdician aproximadamente 250Mbps en la

codificacin 8b/10b (hasta completar la velocidad de lnea de 1.25Gbps).

Eficiencia de cada estndar

EPON es una estndar optimizado para longitud variable de paquete (tramas ethernet de hasta 1518 bytes)

segn el estndar 802.3 Ethernet.


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Se ha calculado que una encapsulacin Ethernet como la que realiza EPON sobre trfico IP aade una

ineficiencia de un 7.42%,

Por otro lado, la codificacin 8B/10B que realiza EPON y que desperdicia ancho de banda, se convierte en una

ventaja a la hora de realizar la conversin electroptica, puesto que precisa de una electrnica de sincronismo

mucho ms simplificada y no tan precisa como necesita GPON.

Sistemas de gestin

EPON basa su experiencia en sistemas de gestin Ethernet sobre SNMP, mucho ms simplificados que los

modelos de gestin y mantenimiento de capa 2 de ATM. De esta manera los sistemas de gestin EPON suelen

poder integrarse con soluciones que ya dispone el operador, como HPOpenView o similares.

Encriptacin

EPON utiliza mecanismos DES para canales ascendentes y descendentes.

Evolucin EPON / GPON


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GPON

GPON (Gigabit Passive Optical Networks) o red ptica pasiva con capacidad de gigabit, aprobada entre los

aos 2003 y 2004 por el ITU-T es la estandarizacin de las redes PON a velocidades superiores a 1 Gbps, bajo

las recomendaciones G.984.1, G.984.2, G.984.3, G.984.4 y G.984.5.

A su vez, es uno de los estndares ms sugerentes a la hora de ofrecer una conexin con fibra ptica en reas

metropolitanas. Este tipo de redes punto a multipunto se basa en dividir la seal ptica entre 64 abonados a

travs de una red de fibra completamente pasiva.

GPON ofrece una capacidad de 2,5 Gbps downstream y 1,25 Gbps upstream compartidos por cada 64

abonados sobre distancias de hasta 20 km. El mtodo de encapsulacin que emplea esta tecnologa se basa

en el protocolo GEM (Generalized Encapsulation Method) que permite soportar cualquier tipo de servicio

(Ethernet, TDM, ATM, etc.) con baja sobrecarga, aprovechando as al mximo el ancho de banda disponible.

Sus caractersticas de QoS (Quality Of Service) y OAM (Operation Administration and Maintenance)

avanzadas, permiten una gestin dinmica del ancho de banda e integrar una red IP completa extremo a

extremo.

Redes GPON

Caractersticas

Las caractersticas que nos ofrece la tecnologa GPON son entre otras, una estructura de trama escalable de

622 Mbps hasta 2.5 Gbps, adems la capacidad de soportar tasas de bits asimtricas. Dicha red de fibra

ptica, facilita la transmisin bidireccional de informacin en una sola fibra llamada PON. Actualmente la

velocidad estandarizada por los suministradores de equipos GPON suelen rondar los 2,4 Gbps en el canal de

bajada y 1,2 Gbps en el de subida y gracias a estas velocidades de transferencia de datos permite ofrecer

videoconferencias o televisin digital de gran calidad. Tambin podemos encontrar en ciertas

configuraciones hasta 100 Mbps por abonado.

Otra de sus caractersticas es la abundancia de protocolos y servicios preparados para la seguridad de los

datos. El mtodo de encapsulacin que emplea GPON es GEM (GPON Encapsulation Method) que permite

soportar cualquier tipo de servicio (Ethernet, TDM, ATM, etc.) en un protocolo de transporte sncrono

basado en tramas peridicas de 125s. GEM se basa en el estndar GFP (Generic Framing Procedure) del ITU-

T G.7041, con modificaciones menores para optimizarla para las tecnologas PON. GPON de este modo, no

slo ofrece mayor ancho de banda que sus tecnologas predecesoras, es adems mucho ms eficiente y

permite a los operadores continuar ofreciendo sus servicios tradicionales (voz basada en TDM, lneas

alquiladas, etc.) sin tener que cambiar los equipos instalados en las dependencias de sus clientes. Adems,

GPON implementa capacidades de OAM (Operation Administration and Maintenance) avanzadas, ofreciendo

una potente gestin del servicio extremo a extremo. Entre otras funcionalidades incorporadas cabe destacar:

monitorizacin de la tasa de error, alarmas y eventos, descubrimiento y ranging automtico, etc.

Aplicaciones

Al ser GPON una tecnologa que permite una convergencia total de todos los servicios de telecomunicaciones

sobre una nica infraestructura de red basada en IP, permite una notable reduccin de costes en los


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operadores, que al poder usar la misma red para todos sus servicios, podrn ofrecer tarifas ms baratas a los

abonados por servicios mucho ms potentes (voz sobre IP, televisin digital de alta definicin, vdeo bajo

demanda, Internet de banda ancha sin restricciones de distancias y velocidad, juegos en red, etc.).

El estndar GPON soportara tanto servicios sncronos (voz y vdeo) mediante Multiplexacin en el tiempo con

un alcance de 750m a 2.7km, como asncronos (datos) a travs de ATM, con un alcance de 20Km. As pues,

resultar ideal tanto para la oferta triple play como para el intercambio de datos.

Implementacin Multicast

Multicast es el protocolo utilizado para la difusin de televisin. No confundir con el servicio de video bajo

demanda. Este protocolo, integrado en la ONT, OLT y decodificador, permite al usuario seleccionar el canal

de televisin que recibe en cada momento.

GPON es una tecnologa punto a multipunto, en el que todos los usuarios reciben la misma informacin, pero

slo que quedan con la que est dirigida a ellos. El estndar GPON se ha diseado para que una parte de la

trama GPON est dedicada al trfico multicast, de tal manera que sea accesible por todos los usuarios. Esta

es la manera de conseguir enviar una sola copia de cada canal independientemente de los usuarios que la

estn solicitando.

Arquitectura

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 lnea GPON, cada uno soportando hasta 64 ONT.

Para conectar la OLT con la ONT con datos, se emplea un cable de fibra ptica para transportar una longitud

de onda downstream. Mediante un pequeo divisor pasivo que divide la seal de luz que tiene a su entrada

en varias salidas, el trfico 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 topologa en rbol.

Los datos upstream desde la ONT hasta la OLT -que son distribuidos en una longitud de onda distinta para

evitar colisiones en la transmisin downstream- es agregado por la misma unidad divisora pasiva, que hace

las funciones de combinador en la otra direccin del trfico. Esto permite que el trfico sea recolectado

desde la OLT sobre la misma fibra ptica que enva el trfico downstream.

Para el trfico downstream se realiza un broadcast ptico, aunque cada ONT slo ser capaz de procesar el

trfico que le corresponde o para el que tiene acceso por parte del operador, gracias a las tcnicas de

seguridad AES (Advanced Encryption Standard). Para el trfico upstream los protocolos basados en TDMA

(Time Division Multiple Access) aseguran la transmisin sin colisiones desde la ONT hasta la OLT. Adems,

mediante TDMA slo se transmite cuando sea necesario, por lo cual, no sufre de la ineficiencia de las

tecnologas TDM donde el perodo temporal para transmitir es fijo e independiente de que se tengan datos o

no disponibles.


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Hay tres componentes principales en una red de acceso GPON (distintas de la propia fibra). La ptica GPON

Line Terminal (OLT) es el concentrador de red, normalmente se instala en una oficina central (CO). El divisor

(o splitters) permite que una sola fibra del CO que se repartirn entre un nmero de abonados. El terminal de

red ptica (ONT) sirve un permiso nico de residencia, convirtiendo las seales pticas en seales elctricas

que se pueden utilizar dentro del hogar. Tenga en cuenta que las normas de la UIT llaman al dispositivo del

suscriptor una red ptica Unidad (ONU), y muchos utilizan ONU en el sentido de que una ONT acta sobre

varios abonados, lo que sera comn en una instalacin que cubra a varios apartamentos en el mismo

edificio.

Una red GPON puede tener dos, tres o cuatro longitudes de onda en uso. A continuacin veremos los del tipo

de dos y tres longitudes de onda.

Dos longitudes de onda

La aplicacin ms comn para evitar interferencias entre los contenidos en el canal descendente y

ascendente es utilizar dos longitudes de onda diferentes superpuestas utilizando tcnicas WDM (Wavelength

Division Multiplexing). Esto implica el uso de filtros pticos para separarlas.

Las redes pticas pasivas han de estar ajustadas en funcin de la distancia entre el usuario y la central, el

nmero de splitters y su atenuacin. Para que el nivel luminoso que reciba cada ONU est dentro de los

mrgenes, o bien se ajusta el nivel del lser o la atenuacin de los splitters.

El siguiente diagrama muestra la arquitectura bsica de una red GPON con dos longitudes de onda. La

longitud de onda descendente es 1490nm y transmite los datos a 2,488 Gbps. La longitud de onda

ascendente se 1310nm y transmite los datos a 1,244 Gbps.

Tres longitudes de onda

La arquitectura de un sistema de longitud de onda GPON tres es idntica a la de un sistema de longitud de

onda dos, con la adicin de una longitud de onda de vdeo. El siguiente diagrama muestra la arquitectura de

una red de RF de tres longitudes de onda de superposicin GPON.


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Hay que tener en cuenta que slo hasta 32 ONT estn indicados para un solo puerto OLT. Esto se debe a la

seal de video de RF de superposicin y no la seal GPON.

La ONT se limita a convertir la seal ptica de 1550 en una seal elctrica para la entrega en todo el hogar de

ms de 75 ohmios de cable coaxial.

OMCI

OMCI (ONT Management and Control Interface), es el protocolo de gestin utilizados entre la OLT y la ONT.

Con OMCI, los sistemas externos de gestin no tienen que comunicarse directamente con la ONT. OMCI

permite una nica direccin IP que se pueda utilizar para administrar un OLT y, a travs de OMCI, todos sus

asociados ONT. Esto es muy eficiente para la conservacin de direcciones IP, y se reduce la carga en un

sistema de gestin, pero s requiere la aplicacin de un protocolo de gestin de la tecnologa especfica. Si

hay una aplicacin de VoIP en la ONT, es probable que requiera de una gestin independiente y de las

direcciones IP de todos modos. Debido a la popularidad de VoIP en estos sistemas, la conservacin de

direcciones IP con OMCI es de dudoso beneficio en muchas implementaciones GPON.

Canal Downstream

Este canal es el del sentido descendente, aqu podemos encontrar una serie de caractersticas, tales como:

Un protocolo de difusin a todas las ONUs/ONTs.

Encriptacin AES (Advance Encryption Standard), para la carga til sobre bloques de datos de 16

bytes con claves del mismo nmero de bytes.

Una ONU/ONT puede, o no, soportar FEC, con una ganacia de 3/4 dB.

La trama descendente es de una longitud fija, 125 seg (19440 si es de 1,2 Gbps, o 38880 bytes si es

de 2,4 Gbps), la cual contiene varias tramas GEM, excepto en sus 32 bits iniciales, que son de

sincronizacin.


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Canal Upstream

El canal Upstream es el encargado del envo de datos en el sentido ascendente, podemos destacar las

siguientes caractersticas:

El protocolo de acceso al medio del tipo TDMA (Time Division Multiple Access) y es controlado de

forma dinmica por la OLT.

La trama ascendente est constituida por las transmisiones de una o varias ONUs/ONTs.

Este canal tambin posee una trama aleatorizada, en la cual tiene un campo BIT (Bits Interleaved

Parity)de 8 bits, la cual usa para la sincronizacin.

Y existe una "trama sin servicio", por si no hubiese datos del usuario, para as mantener la

sincronizacin.

Problemtica con las redes PON y GPON

Comparticin del medio por varios terminales

Como ya se ha comentado, el medio ptico en una red PON es comn y en ella se emplean tcnicas de

comunicacin punto multipunto. Este hecho tiene importantes implicaciones a la hora de definir cmo se

arbitra el trfico en el canal ascendente. Por ello es importante establecer un esquema de TDMA en el que la

OLT sea la encargada de arbitrar el momento en el que cada ONT puede emitir. En cada trama "downstream"

se incluye un campo (BWMAPs) en el que se indica una referencia temporal para que cada ONT conozca

cuando emitir datos. Esta referencia temporal es dinmica y variable, siendo la OLT la encargada de decidir

las asignaciones de ancho de banda correspondientes a cada ONU siempre cumpliendo:

Cada ONT el ancho de banda ascendente mnima configurado.

Latencia mnima y Roundtrip mnimo.


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Sin embargo, hay un grado de complejidad extra, la diferencia de referencia temporal que hay entre las

diferentes ONTs. Por ello, se establece un proceso de Ranging que permite calibrar la distancia de cada una

de las ONTs (el cual es bastante complejo). De este proceso aparecen las denominadas "ventanas de silencio"

que son puntos importantes a verificar para que la red GPON funcione correctamente (sin ello no se podra

iniciar ningn proceso de negociacin).

Divisin de potencia y el "Budget" ptico

La estructura de una red PON es la de una fibra que se va dividiendo en ms fibras usando splitters. En este

punto aparece el concepto de grado de splitting(nmero de divisiones que sufre la fibra hasta llegar a una

ONT). El grado de splitting nos indica que porcentaje de la potencia ptica est llegando a una ONT.

Aadiendo las atenuaciones debidas a conectorizacin, fusin y la distancia en la fibra, resulta que la

atenuacin en un circuito GPON puede ser muy elevada.

Interoperabilidad

GPON tiene una serie de caractersticas que pueden dificultar la interoperabilidad entre fabricantes:

Implementaciones comerciales pertenecientes a versiones antiguas del estndar

Complejidad temporal del proceso de negociacin

Interpretaciones errneas del estndar

OMCI, un estndar muy amplio

Heterogeneidad entre Operadores

Procedimiento de encapsulacin GEM (GPON Encapsulation Method)

Para el transporte de datos, se ha optado por la aplicacin de protocolos usados en estndares previos. La

norma GPON contempla dos posibilidades referentes a los protocolos de transporte que se pueden utilizar:


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ATM (Asynchronous Transfer Mode): utilizado TAMBIN por APON y BPON.

GEM (GPON Encapsulation Method): resulta de una adaptacin del estndar GFP (Genneric Frame

Procedure) definido en la recomendacin ITU-T G.7041.

Este procedimiento (GFP) proporciona un mecanismo genrico para adaptar el trfico de seales cliente de

nivel superior en una red de transporte. Las seales cliente pueden estar constituidas por unidades de datos

de protocolo UDP o ser un tren de velocidad binaria constante con cdigo de bloque (por ejemplo Canal para

fibra o ESCON/SBCON).

GFP utiliza una variante del mecanismo de delimitacin de trama basado en HEC definido para el modo de

transferencia asncrono (ATM, asynchronous transfer mode). Se definen dos tipos de tramas GFP: tramas

cliente GFP y tramas de control GFP. Tambin soporta un mecanismo de extensin de encabezamiento (de

cabida til) flexible que facilita la adaptacin del GFP para su utilizacin con diversos mecanismos de

transporte.

Estructura de seal bsica para las tramas cliente GFP

El formato de las tramas GFP se muestra en la figura siguiente. Las tramas GFP estn alineadas en octetos y

consisten en un encabezamiento principal GFP y, salvo para las tramas Reposo GFP, un rea de cabida til

GFP.

Encabezamiento principal GFP

Los cuatro octetos del encabezamiento principal GFP constan de un campo indicador de longitud de PDU, de

16 bits, y un campo control de errores de encabezamiento principal (cHEC), de 16 bits. Este encabezamiento

permite una alineacin de trama GFP independiente del contenido de las PDU de capa superior.

rea de cabida til GFP


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El rea de cabida til GFP, que consta de todos los octetos de la trama GFP que se encuentran despus del

encabezamiento principal GFP, se utiliza para transportar informacin de protocolo especfica de capa

superior. En esta rea de longitud variable puede haber de 4 a 65 535 octetos.

Tramas cliente GFP

Actualmente estn definidos dos tipos de tramas cliente GFP: de datos cliente y de gestin de cliente. Las

tramas de datos cliente GFP se utilizan para transportar datos a partir de la seal cliente. Las tramas de

gestin de cliente se utilizan para transportar informacin sobre la gestin de la seal cliente o la conexin

GFP.

Tramas de control GFP

Las tramas de control GFP se utilizan en la gestin de la conexin GFP. La nica trama de control especificada

hasta el momento es la trama Reposo GFP.

Trama Reposo GFP

La trama Reposo GFP es una trama especial de control GFP de cuatro octetos formada solamente por un

encabezamiento principal GFP con los campos PLI y cHEC puestos a 0, sin rea de cabida til. La trama

Reposo sirve de trama de relleno para el proceso de adaptacin de fuente GFP, con el fin de facilitar la

adaptacin del tren de octetos GFP a cualquier medio de transporte dado cuando el canal del medio de

transporte tenga una capacidad mayor que la requerida para la seal cliente.

GPON Encapsulation Method es un protocolo de transporte sncrono basado en tramas peridicas de 125 s.

Al ser una adaptacin de GFP con modificaciones menores para optimizarla para las tecnologas PON no slo

ofrece mayor ancho de banda, sino tambin ms eficiencia y

telefonía ii redes pon

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