Descripción general de la tecnología GPON

Descripción general de la tecnología GPON

La tecnología de redes ópticas pasivas (PON) estuvo disponible a mediados de los años 90. Desde el enorme desarrollo de la red, se han establecido y madurado varios estándares. PON se desarrolló a partir del primer ATM PON (APON) y luego evolucionó en Broadband PON (BPON), que es compatible con APON. Posteriormente, surgieron Ethernet PON (EPON) y Gigabit PON (GPON) que trajeron una gran mejora en la distancia de transmisión de datos y el ancho de banda. Este tutorial presentará la tecnología GPON.

Componentes GPON

GPON está definido por la serie de recomendaciones ITU-T G.984. GPON representa un aumento en el ancho de banda en comparación con APON y BPON. GPON se puede aplicar en muchas áreas. En la aplicación de fibra al escritorio (FTTD), GPON se distribuye a través de conectores de fibra óptica simplex monomodo y un divisor óptico pasivo que generalmente utiliza conectores pulidos en ángulo (APC) para proporcionar terminaciones de precisión. Hay cuatro componentes principales en este sistema GPON: el terminal de línea óptica (OLT), los medios de transmisión (cableado y componentes), el divisor de fibra óptica y el terminal de red óptica (ONT).

OLT

OLT es un dispositivo que sirve como punto final del proveedor de servicios de una red óptica pasiva. Es un dispositivo de agregación de Ethernet activo que generalmente se encuentra en un centro de datos o en la sala de equipos principal. Un OLT convierte las señales ópticas que se transmiten a través de fibra en señales eléctricas y las presenta a un conmutador Ethernet central. La OLT reemplaza múltiples conmutadores de capa 2 en los puntos de distribución. La señal de distribución OLT se conecta con cableado troncal o cableado horizontal a través de divisores ópticos, que se conectan al terminal de la red óptica en cada salida del área de trabajo.

Medios de transmisión

GPON transmite señales a través de la infraestructura de cableado físico pasivo. Los medios de transmisión incluyen cobre, cables de conexión de fibra óptica, gabinetes, paneles adaptadores, conectores, divisores y otros materiales. Todos estos componentes de los medios de transmisión deben tenerse en cuenta en el presupuesto de pérdida de canal para obtener un mejor rendimiento del sistema.

Divisor de fibra óptica

El divisor de fibra óptica, también conocido como divisor de haz, es un dispositivo de distribución de energía óptica de guía de ondas integrado. Con este divisor de fibra óptica, se pueden dar servicio a varios dispositivos desde una sola fibra. Es uno de los dispositivos pasivos más importantes de la red de fibra óptica. Es especialmente útil en GPON, EPON y FTTx, etc. PON normalmente conecta una sola fibra desde una OLT a varias ONU. La conectividad entre OLT y ONU se logra mediante el uso de divisores de fibra óptica. El número de salidas en el divisor determina el número de divisiones. Las proporciones de división suelen contener 1:4, 1:8, 1:16, 1:32 y 1:64. La pérdida de inserción de un divisor óptico típico de 1x32 oscila entre 17 dB y 18 dB. El divisor de fibra óptica incluye un divisor cónico bicónico fusionado (FBT) y divisores de circuito de onda de luz plano (PLC).

ONT

ONT, también llamado módem, se conecta al punto de terminación (TP) con un cable de fibra óptica y se conecta a su enrutador mediante un cable LAN/Ethernet. Convierte las señales ópticas en señales eléctricas para enviarlas al dispositivo final. ONT siempre tiene múltiples puertos Ethernet para la conexión a servicios IP como CPU, teléfonos, puntos de acceso inalámbrico y otros componentes de video.

Presupuesto de pérdidas de GPON

PON normalmente se compone de OLT y ONU y otros medios de transmisión óptica, como cables y conectores de fibra, que se han señalado anteriormente. La pérdida de enlace puede ser causada por estos componentes (cable, conectores, latiguillos, empalmes, acopladores y divisores). La pérdida de enlace es muy importante en el diseño de una red de acceso óptico. El presupuesto del enlace se muestra en la siguiente tabla. Este presupuesto cubre todos los componentes ópticos entre OLT y ONU.

Tabla 1. Presupuesto de pérdidas para el sistema GPON

Presupuesto de energía GPON

La potencia del transmisor y la sensibilidad del receptor son dos parámetros que influyen en el alcance de la red de acceso. ¿Cómo calcular el presupuesto de energía? La fórmula es “P=FCA*L+SL+Sanciones”. P representa el presupuesto de energía. FCA es la atenuación del cable de fibra en dB/m. L es la distancia y SL es la pérdida del divisor. Las sanciones representan pérdidas adicionales como el empalme y los conectores. La siguiente tabla muestra el presupuesto de energía requerido para diferentes configuraciones de GPON.

Tabla 2. El presupuesto mínimo de energía para diferentes configuraciones GPON

Ahora calculemos el alcance de un sistema de red. Supongamos que el presupuesto de energía es de aproximadamente 23 dB. Se utiliza un cable de fibra monomodo que opera a una longitud de onda de 1550 nm. SL es de 14 dB y hay dos empalmes mecánicos (0,5 dB/por empalme) y dos conectores (0,5 dB/por conector). Entonces, el alcance máximo de la red se puede calcular como (23-14-2*0.5-2*0.5)/0.3≈23km.

Conclusión

GPON es el más complejo de todos los PON. Pero es el mejor de todos los PON. GPON tiene los beneficios de ahorrar costos por movimientos y adiciones u otros cambios, bajo precio por puerto en componentes pasivos, fácil instalación y bajos costos de instalación. Por eso, GPON gana popularidad en las diversas y cambiantes aplicaciones tecnológicas actuales.