UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ

FACULTAD DE INGENIERÍA COMPUTACIONALES

LICENCIATURA EN REDES INFORMÁTICA

REDES DE AREA AMPLIA (WAN)

REDES OPTICAS PASIVAS

JUEVES 3 DE JUNIO 2010

Introducción a las redes ópticas pasivas

Las redes inalámbricas, basadas en cobre y cable coaxial, así como las de fibra óptica, constituyen la columna vertebral de la parte física de las telecomunicaciones, y el ancho de banda es el recurso más conflictivo en este panorama. Es así como la sociedad exige más servicios de banda ancha, estas redes se estiran hasta el límite. Pero la pregunta que todos nos hacemos en este punto es: ¿Cuánto más se esto podrá soportar así? El espectro disponible es la limitante principal en el mundo inalámbrico. Mientras que algunas plantas de cable mayores tienen limitaciones de ancho de banda. Las Redes fijas tienen un potencial de ancho de banda ilimitado a través de nuevas redes de fibra óptica, pero para esto se debe solventar posibles problemas relacionados a cuellos de botella que se pueden formar.

Durante el siglo 20, el ancho de banda se entregó a los consumidores a través de cables de cobre trenzado o coaxial y el ancho de banda móvil fue entregado a través de redes inalámbricas. Hoy en día, podemos mirar estos medios como primitivos con respecto a la capacidad que nos brindan las redes de fibra óptica, las cuales podrían llegar a reemplazarlos.

El futuro, al parecer, ya está entre nosotros:

1. Las compañías de cable utilizan las redes HFC para el transporte análogo, SDTV, HDTV y conmutación de señales de televisión IPTV para el barrio, donde la señal se convierte a la RF para su distribución por cable coaxial.

2. Las compañías telefónicas emplean redes de fibra óptica para transportar señales de voz en la ciudad, todo el país y en todo el mundo.

Prácticamente, el siguiente paso a dar en el proceso de migración hacia una red de fibra óptica de alta velocidad es lograr tener enlaces de fibra óptica en puntos más cercanos a los hogares de los consumidores.

Las Redes de fibra óptica que no dependen de la energía eléctrica para transportar la señal de la Oficina Central para el suscriptor se denominan redes ópticas pasivas o PON.

PON se despliegan ampliamente en toda las redes de la telefonía y acceso de alta velocidad a Internet. La tecnología PON que se está introduciendo en América del Norte con el beneficio adicional de la conectividad de triple play, es decir, proporcionando voz, datos y video.

Redes Ópticas Pasivas (Passive Optical Network)

Es una arquitectura de red punto-a-multipunto en donde splitters ópticos sin poder, utilizan el principio del ángulo de Brewster para permitir que una solo fibra óptica pueda servir a múltiples puntos (típicamente 32-128). Una PON consiste de un Optical Line Terminal localizado en la oficina central del proveedor y un numero de Optical Network Units (ONU) muy cercanos al abonado.

La señalización de bajada (Downstream) es difundida (broadcast) a cada uno de los puntos que comparten la sola fibra. Se utiliza encryptacion es la mayor parte de los casos. La señalización de subida (upstream) utilizan protocolo se "Acceso Multiples", usualmente se utiliza TDMA.

Las normas para redes ópticas pasivas son basadas por las normas creadas por el IEEE y la UIT. Los argumentos sobre cuales son la mejor tecnología son discutidas y al final, el mercado decide sobre la elección de la tecnología.

FIGURA 1

La Figura 1 presenta un esquema simplificado de un sistema PON, con la Oficina Central, nodo de la prestación de servicios triple-play, para un máximo de "n" abonados.

Por definición, en la terminal de la Oficina Central se haya designado el Optical Line Terminal (OLT), mientras que en el terminal de abonado se haya designado el Optical Network Termina (ONT). Los transceptores ópticos en la OLT y la ONT cambian las señales eléctricas en señales ópticas para el transporte sobre el PON.

El Optical Link Budget determina el número de suscriptores de servicios de la OLT y se caracteriza por:

1. pérdidas de inserción, debido a la división / combinación de la señal óptica

2. conector de pérdidas de inserción 3. potencia de transmisión óptica 4. la sensibilidad del receptor óptico 5. alcance, en una función de temporización

La terminal de abonado ONT por lo general proporciona las conexiones eléctricas para:

1. La señal de RF a través de una televisión por cable conector "F" 2. La LAN Ethernet a través de un conector RF-45 3. POTS o VoIP a través de un conector RJ-11

Un PON opera en modo de ráfaga para TDM el camino de retorno / enlace ascendente y en el modo CW TDM para el camino a seguir / descendente. El MAC y PHY chips en la terminal ONT recibir / decodificar "permitido" de datos TDM en sentido descendente y rechazo "no permitidos" datos TDM que está destinado a los abonados PON otros. La ONT detecta la señal de video 1550 y proporciona suficiente de salida de RF para conducir una o varias viviendas. La ONT no descodifica la señal de vídeo, que se lleva a cabo un conjunto separado de top box.

El enlace de modo de ráfaga requiere información de tiempo exacta en el nodo OLT con el fin de mitigar los conflictos de datos causada por ONT diferentes longitudes de camino óptico. Esto se logra por la OLT "que van" función, que determina el tiempo de ida y vuelta precisa entre la OLT y cada ONT en el PON. Los datos que van es utilizado por la OLT de controlar el momento del enlace ascendente ONT transmitir franja horaria. Cada controlador ONT está programado para retrasar la señal de río arriba por una cantidad determinada de tal manera que todos los paquetes que llegan a la OLT tienen exactamente la misma fase. La precisión de la fecha está asegurada por un reloj de referencia estable dentro de la OLT.

Las arquitecturas PON están centrando la atención de la industria de las Telecomunicaciones como una manera de atacar a la problemática de la última milla, puesto que presenta evidentes ventajas:

•Permiten atacar a usuarios localizados a distancias de hasta 20Km desde la

central (O nodo óptico), dicha distancia supera con creces la máxima cobertura

de las tecnologías DSL. (Máximo 5Km desde la central)

•Minimizan el despliegue de fibra en el bucle local al poder utilizar topologías

árbol-rama mucho más eficientes que las topologías punto a punto, además de

que este tipo de arquitecturas simplifica la densidad del equipamiento de

central, reduciendo el consumo.

•Ofrecen una mayor densidad de ancho de banda por usuario debido a la

mayor capacidad de la fibra para transportar información que las alternativas de

cobre (xDSL y CATV)

•Como arquitectura punto-multipunto, permiten superponer una señal óptica de

Televisión procedente de una cabecera CATV en otra longitud de onda sin

realizar modificaciones en los equipos portadores de datos.

•Elevan la calidad del servicio y simplifican el mantenimiento de la red, al ser

inmunes a ruidos electromagnéticos, no propagar las descargas eléctricas

procedentes de rayos, etc.

•Permite crecer a mayores tasas de transferencia superponiendo longitudes de

onda adicionales.

Ethernet PON (EPON), esta nueva arquitectura se diferencia de las anteriores en que no transporta celdas ATM sino directamente tráfico nativo Ethernet, usa el estándar 8b/10b (codificación de línea) y siempre que es posible mantiene fielmente el espíritu de la recomendación 802.3, incluyendo el uso full dúplex de acceso al medio.

Posiblemente el principal atractivo que presenta esta tecnología es su evidente optimización para el tráfico IP frente a clásica ineficiencia de las alternativas basadas en ATM, además la interconexión de islas EPON es mucho más

sencilla que la interconexión de APON/BPON, GPON puesto que no requiere arquitecturas SDH para realizar el transporte WAN.

GPON es un estándar muy potente pero a la vez muy complejo de implementar

que ofrece:

•Soporte global Multiservicio incluyendo voz (TDM, SONET, SDH), Ethernet

10/100 Base T, ATM, Frame Relay y muchas más.

•Alcance físico de 20km.

•Soporte para varias tasas de transferencia, incluyendo tráfico simétrico de

622Mbps, tráfico simétrico de 1.25Gbps y asimétrico de 2.5Gbps en sentido

descendente y 1.25 en sentido ascendente.

•Importantes facilidades de gestión, operación y mantenimiento, desde la

cabecera OLT al equipamiento de usuario ONU.

•Seguridad a nivel de protocolo (Encriptación) debido a la naturaleza multicast

del protocolo.

El servicio triple play es el futuro cercano para el desarrollo integral de comunicación entre hogares. El desarrollo actual de las empresas incumbentes (empresas de telecomunicaciones, televisión por cable, televisión satelital, eléctricas, etc.) conlleva una solución única para varios problemas: el servicio telefónico, televisión interactiva y acceso a Internet, todo en un mismo servicio. La diferencia que distingue a esta nueva categorización de tecnología consiste en que todos los servicios se sirven por un único soporte físico, ya sea cable coaxial, fibra óptica, cable de par trenzado, red eléctrica, o bien microondas.

La tecnología de telecomunicaciones FTTH (Fiber To The Home), también conocida como fibra hasta el hogar, se basa en la utilización de cables de fibra óptica y sistemas de distribución ópticos adaptados a esta tecnología para la distribución de servicios avanzados, como el Triple Play: telefonía, Internet de banda ancha y televisión, a los hogares y negocios.

Posibilita un servicio más personalizado al usuario debido a que el cliente dispone de los servicios y contenidos que él desea utilizar en el momento idóneo. La mejora en la calidad de los servicios, llegando hasta los hogares la calidad digital. Nuevas posibilidades en telefonía y un abaratamiento del acceso a Internet.

La implantación de esta tecnología está tomando fuerza, especialmente en países como Estados Unidos y Japón, donde muchos operadores reducen la promoción de servicios ADSL en beneficio de la fibra óptica con el objetivo de proponer servicios muy atractivos de banda ancha para el usuario (música, vídeos, fotos, etc.)