Tutorial de red óptica pasiva ​

Una red óptica pasiva (PON) es una tecnología de telecomunicaciones utilizada para proporcionar fibra al consumidor final a nivel nacional y comercial, lo que a menudo se denomina "última milla" entre un ISP (proveedor de servicios de Internet) y el cliente. Esta arquitectura PON se está volviendo cada vez más popular por su eficiencia y rentabilidad en comparación con las redes de cobre. Las PON con múltiples aplicaciones FTTx están cambiando el panorama de la tecnología de las comunicaciones y las infraestructuras de TI. Este artículo le brindará un tutorial completo sobre la red óptica pasiva.

Descripción rápida de la red PON

¿Qué es la red óptica pasiva?

Una red óptica pasiva es un tipo de red de fibra óptica en forma de topología punto a multipunto, que utiliza divisores ópticos para entregar datos desde un único punto de transmisión a múltiples puntos finales de usuario. Se utiliza para transmitir señales simultáneamente en dirección ascendente y descendente hacia y desde los puntos finales del usuario.

"Pasivo" indica la condición sin alimentación de la fibra y de los componentes de división/combinación. Por lo tanto, lo que distingue a una PON de otras estructuras de red, como AON vs. PON, es que la red PON no utiliza equipos eléctricos en su camino. Dado que no es vulnerable a las interferencias electromagnéticas en comparación con la red de cobre, preservará la integridad de la señal en la distancia planificada, lo que hará que la red sea más confiable en la práctica real.

¿Qué tecnología adopta PON?

La innovadora multiplexación por división de ondas (WDM) se adopta para separar flujos de datos según la longitud de onda (color) de la luz láser en las operaciones PON. Una longitud de onda es para la transmisión de datos descendentes, mientras que otra transporta datos ascendentes. Estas longitudes de onda dedicadas varían según el estándar PON en uso.

El acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) es otra tecnología aplicada para asignar el ancho de banda ascendente a cada usuario final durante un período de tiempo específico, lo que ayudará a evitar colisiones de datos en los divisores PON o en el terminal cuando varios dispositivos transmiten datos ascendentes en al mismo tiempo.

¿Qué es la arquitectura de red óptica pasiva?

Un sistema PON consta de un terminal de línea óptica (OLT) en la oficina central del proveedor de servicios y una serie de unidades de red óptica (ONU) o terminales de red óptica (ONT) cerca de los usuarios finales, con una red de distribución óptica (ODN) entre el OLT. y las ONU/ONT.

"Punto a multipunto" (P2MP) es una de las características distintivas que posee una red óptica pasiva, lo que significa que se utiliza una única fibra óptica para dar servicio a múltiples puntos finales. Una PON no tiene que suministrar fibras individuales entre el concentrador y el cliente, lo que reduce en gran medida la cantidad de fibra y equipos de oficina central en comparación con las arquitecturas punto a punto.

Componentes y dispositivos PON

La fibra óptica y los divisores antes mencionados son verdaderamente "pasivos" en la red PON sin requerir alimentación eléctrica. Además de estos componentes pasivos, también se requieren dispositivos finales activos para realizar la implementación de la red PON.

• OLT: Un componente central conectado a la red troncal de fibra sirve como punto final del proveedor de servicios. OLT envía datos a la ONU, inicia y controla el proceso de determinación de distancia y registra la información de determinación de distancia. Asigna ancho de banda a la ONU y controla el tiempo de inicio y el tamaño de la ventana de transmisión de los datos de transmisión de la ONU.

• ONU o ONT: Un componente clave que convierte señales ópticas transmitidas a través de fibra en señales eléctricas y luego envía las señales eléctricas a suscriptores individuales. Además, la ONU puede enviar, agregar y preparar diferentes tipos de datos provenientes del cliente y enviarlos en sentido ascendente al OLT.

• ODN: Una parte integral del sistema PON general. Su función principal es proporcionar un canal de transmisión óptica entre la OLT y la ONU/ONT. La fibra óptica alimentadora, el cableado, la línea doméstica de fibra óptica y el terminal de fibra son los cuatro subsistemas principales.

ABC de PON: Comprender OLT, ONU, ONT y ODN ilustrará con más detalle las funciones de estos componentes en la red PON.

Tipos de redes ópticas pasivas

La topología de la red PON ha seguido desarrollándose en las últimas décadas. Los antiguos tipos de redes ópticas pasivas han sido suprimidos gradualmente por los recién llegados avanzados como GPON y EPON. Los principales tipos de PON se ilustran a continuación:

APON/BPON

APON, "A" significa "ATM" (modo de transferencia asíncrono), es el primer sistema PON que logró un despliegue comercial significativo con una capa eléctrica construida sobre ATM. Al adoptar WDM para la transmisión descendente, BPON (Broadband PON) es la versión mejorada de APON, que agrega distribución dinámica de ancho de banda, protección y algunas otras funciones. BPON es más común que APON hoy en día, que proporciona servicios como acceso Ethernet, transmisión de vídeo y líneas arrendadas de alta velocidad.

GPON

GPON (Gigabit PON) se basa en el estándar ITU-T para las nuevas generaciones de acceso óptico pasivo de banda ancha. Al proporcionar una velocidad de enlace descendente de alto ancho de banda de hasta 2,5 Gbps, las características asimétricas de GPON pueden satisfacer la demanda del mercado de servicios de datos de banda ancha. Como estándar tecnológico de nivel de operador, GPON también proporciona un mecanismo de protección de acceso a nivel de red y funciones OAM completas, que se han implementado ampliamente en redes FTTH.

EPON

EPON (Ethernet PON) adopta paquetes Ethernet en lugar de celdas ATM y ha sido desarrollado para una perfecta compatibilidad con dispositivos Ethernet. Basado en el estándar IEEE 802.3, EPON no necesita protocolos de encapsulación o conversión adicionales para conectarse a redes basadas en Ethernet, aplicándose a las direcciones de transferencia de datos tanto ascendentes como descendentes. EPON convencional puede admitir velocidades simétricas de hasta 1.25Gbps de subida y bajada.GPON vs. EPON hará una comparación entre las dos opciones principales: GPON y EPON en vista de la velocidad de datos, las relaciones de división, las capas y el rendimiento, servicio de acceso, QoS, OAM, costos, etc.

XG-PON

La versión 10G de G-PON se conoce como XG-PON y admite 10 Gbps de bajada y 2,5 Gbps de subida. Aunque las convenciones de formato de datos y fibra física son idénticas a las de la versión G-PON original, las longitudes de onda están ajustadas y son muy parecidas a 10G-E-PON (1577 nm para bajada y 1270 nm para subida), lo que permite que la misma red PON sea Se utiliza para GPON y XG-PON simultáneamente.

10G-E-PON

La versión mejorada del estándar 10G-E-PON aumenta las velocidades a 10 Gbps tanto en sentido ascendente como descendente. Opera en diferentes longitudes de onda para E-PON usando 1577 nm de bajada y 1270 nm de subida, lo que permite utilizar la misma PON para E-PON y 10G-E-PON simultáneamente.

NG-PON2

NG-PON2, o Beyond XG(S), utiliza WDM con múltiples longitudes de onda de 10G para brindar un servicio de 40 Gbps para upstream/downstream. Del mismo modo, los NG-PON2 que utilizan diferentes longitudes de onda también permiten la coexistencia en la misma red PON. GPON, XG-PON y NG-PON2, estas soluciones PON de alta velocidad desempeñarán un papel importante en entornos de grandes clientes comerciales o de múltiples inquilinos y como parte de las redes inalámbricas 5G.

Beneficios y limitaciones de la red óptica pasiva

Evidentemente, la ventaja más destacada de la red PON es la eliminación de los dispositivos activos exteriores: todas las funciones de procesamiento de señales se completan en los conmutadores y en los equipos de las instalaciones del usuario. Sin embargo, todavía existen algunos inconvenientes al adoptar una red óptica pasiva.

Beneficios de PON

• Uso eficiente de la energía: Sin requisitos de alimentación para la red de acceso. Sólo se requiere energía en los extremos de fuente y recepción.

• Implemento simplificado: No se necesitan armarios de cableado, infraestructura de refrigeración ni componentes electrónicos de midspan.

• Mantenimiento conveniente: Es bastante fácil identificar la falla causada por los componentes activos y pasivos de PON, lo que es mejor para el mantenimiento y la resolución de problemas.

• Más fácil para actualizaciones: Si es necesario actualizar, solo es necesario actualizar o reemplazar los dispositivos terminales (OLT, ONT/ONU), mientras que la fibra óptica y el divisor seguirán siendo los mismos.

• Presupuestos más bajos: Por un lado, el coste de los elementos pasivos es mucho menor que el de los activos. Por otro lado, las redes PON han reducido en gran medida el coste de instalación de elementos activos.

Limitaciones de PON

• Distancia de transmisión limitada: El alcance de PON está limitado a entre 20 y 40km, mientras que una red óptica activa puede alcanzar hasta 100km.

• Posibles riesgos de avería: La línea de alimentación y el servicio OLT pueden tener hasta 128 usuarios finales en la arquitectura P2MP. Con poca redundancia, es posible que se produzca un corte accidental de fibra o una OLT defectuosa.

Aplicaciones de redes ópticas pasivas

La fibra hasta el hogar se considera la principal aplicación de PON. La reducida infraestructura de cableado y los atributos flexibles de transmisión de medios de las redes ópticas pasivas las han convertido en una opción ideal para aplicaciones de Internet, voz y vídeo en el hogar. Además, la red PON también es adecuada en diferentes entornos como campus universitarios y complejos empresariales.

Las redes PON también tienen potencial para las aplicaciones de fronthaul 5G: Implementar redes PON para completar las conexiones de fronthaul puede reducir el número de fibras y mejorar la eficiencia sin comprometer el rendimiento, cumpliendo con las demandas de ancho de banda y latencia impuestas por 5G.

Observaciones finales

La "parte" entre la red troncal y las redes de área local es motivo de preocupación en la mayoría de los casos. Esta "última milla", mencionada en la introducción, es un cuello de botella que es necesario superar. Es como si en un sistema nacional de carreteras se hubieran construido carreteras troncales y regionales en amplias carreteras de alta calidad, pero el acceso a las familias y empresas de la puerta todavía fuera un camino estrecho y sinuoso, la eficiencia de la red de carreteras no puede jugar . Las redes ópticas pasivas poseen ventajas superiores con respecto a la velocidad, el consumo de energía, la confiabilidad y el costo de implementación pueden romper el cuello de botella y proporcionar soluciones rentables.