Red óptica pasiva

Una red óptica pasiva (del inglés Passive Optical Network, conocida como PON) permite eliminar todos los componentes activos existentes entre el servidor y el cliente introduciendo en su lugar componentes ópticos pasivos (divisores ópticos pasivos) para guiar el tráfico por la red, cuyo elemento principal es el dispositivo divisor óptico (conocido como splitter). La utilización de estos sistemas pasivos reduce considerablemente los costes y son utilizados en las redes FTTH.

Motivos de la aparición de las redes de fibra óptica

En la actualidad seguimos trabajando con tecnologías que explotan el bucle de abonado de cobre (como por ejemplo el Cable Modem y el ADSL); pero, aún así, es necesario cubrir la continua demanda de los usuarios de un ancho de banda más grande. Es en este punto donde se halla el inconveniente de las tecnologías basadas en cobre: sólo pueden ofrecer a lo sumo un ancho de banda en canal descendente de 100 Mbps y en ascendente hasta los 50 Mbps. Además, a esto es necesario sumarle el hecho que estos valores disminuyen rápidamente a medida que la distancia entre el usuario y la central aumenta.

Las redes de fibra óptica surgen como la gran solución al problema debido a dos aspectos en concreto:

• Un ancho de banda mucho más grande.
• El descenso continuo de los precios de los láseres.

Estructura y funcionamiento de una red PON

Una red óptica pasiva está formada básicamente por:

• Un modulo OLT (Optical Line Terminal - Unidad Óptica Terminal de Línea) que se encuentra en el nodo central.
• Un divisor óptico (splitter).
• Varias ONUs (Optical Network Unit - Unidad Óptica de Usuario) que están ubicadas en el domicilio del usuario.

La transmisión se realiza entonces entre la OLT y la ONU que se comunican a través del divisor, cuya función depende de si el canal es ascendente o descendente.

En definitiva, PON trabaja en modo de radiodifusión utilizando splitters (divisores) ópticos o buses.

Canal descendente

En canal descendente, una red PON es una red punto-multipunto donde la OLT envía una serie de contenidos que recibe el divisor y que se encarga de repartir a todas las unidades ONU, cuyo objetivo es el de filtrar y sólo enviar al usuario aquellos contenidos que vayan dirigidos a él. En este procedimiento se utiliza la multiplexación en el tiempo (TDM) para enviar la información en diferentes instantes de tiempo.

Canal ascendente

En canal ascendente una PON es una red punto a punto donde las diferentes ONUs transmiten contenidos a la OLT. Por este motivo también es necesario el uso de TDMA para que cada ONU envíe la información en diferentes instantes de tiempo, controlados por la unidad OLT. Al mismo tiempo, todos los usuarios se sincronizan a través de un proceso conocido como "Ranging".

Aspectos a contemplar

Para que no se produzcan interferencias entre los contenidos en canal descendente y ascendente se utilizan dos longitudes de onda diferentes superpuestas utilizando técnicas WDM (Wavelength Division Multiplexing). Al utilizar longitudes diferentes es necesario, por lo tanto, el uso de filtros ópticos para separarlas después. Finalmente, las redes ópticas pasivas contemplan el problema de la distancia entre usuario y central; de tal manera, que un usuario cercano a la central necesitará una potencia menor de la ráfaga de contenidos para no saturar su fotodiodo, mientras que un usuario lejano necesitará una potencia más grande. Esta condición está contemplada dentro de la nueva óptica.

Ventajas de las redes ópticas pasivas (PON)

• Aumento de la cobertura hasta los 20 Km. (desde la central). Con tecnologías DSL como máximo se cubre hasta los 5,5 Km.
• Ofrecen mayor ancho de banda para el usuario.
• Mejora en la calidad del servicio y simplificación de la red debido a la inmunidad que presentan a los ruidos electromagnéticos.
• Minimización del despliegue de fibra óptica gracias a su topología.
• Reducción del consumo gracias a la simplificación del equipamiento.
• Más baratas que las punto a punto.

Estándares

ITU-T G.983

• APON (ATM ((Asynchronous Transfer Mode) Passive Optical Network):

Fue la primera red que definió la FSAN, un grupo formado por 7 operadores de telecomunicaciones con el objetivo de unificar las especificaciones para el acceso de banda ancha a las viviendas.

APON basa su transmisión en canal descendente en ráfagas de celdas ATM (Modo de transferencia asíncrona) con una tasa máxima de 155 Mbps que se reparte entre el número de ONUs que estén conectadas. En canal descendente, a la trama de celdas ATM, se introducen dos celdas PLOAM para indicar el destinatario de cada celda y otra más para información de mantenimiento.

Su inconveniente inicial era la limitación de los 155 Mbps que más adelante se aumentó hasta los 622 Mbps.

• BPON (Broadband PON - Red Óptica Pasiva de Banda Ancha):

Se basan en las redes APON pero con la diferencia que pueden dar soporte a otros estándares de banda ancha. Originalmente estaba definida con una tasa de 155 Mbps fijos tanto en canal ascendente como descendente; pero, más adelante, se modificó para admitir:

1. Tráfico asimétrico: canal descendente -> 622 Mbps // Canal ascendente -> 155 Mbps.
2. Tráfico simétrico: canal descendente y ascendente -> 622 Mbps.

No obstante presentaban un coste elevado y limitaciones técnicas.

ITU-T G.984

• GPON (Gigabit-capable PON):

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

1. Soporte global multiservicio: voz, Ethernet 10/100, ATM,...
2. Cobertura hasta 20 Km.
3. Seguridad a nivel de protocolo.
4. Soporte de tasas de transferencia:

• Simétrico: 622 Mbps y 1.25 Gbps.
• Asimétrico: descendente-> 2.5 Gbps // ascendente -> 1.25 Gbps

IEEE 802.3ah

• EPON (Ethernet PON):

Especificación realizada por el grupo de trabajo EFM (Ethernet in the First Mile -

Ethernet en la última milla) constituido por la IEEE] para aprovechar las características de la tecnología de fibra óptica y aplicarlas a Ethernet.

La arquitectura de una red EPON se basa en el transporte de tráfico Ethernet manteniendo las características de la especificación 802.3. Las ventajas que presenta respecto los anteriores estándares son:

1. Trabaja directamente a velocidades de gigabit (que se tiene que dividir entre el número de usuarios).
2. La interconexión de islas EPON es más simple.
3. La reducción de los costes debido a que no utilizan elementos ATM y SDH.

IEEE 802.3av

• 10G-EPON:

Desarrollado por el IEEE, fue aprobado en septiembre del 2009, especifica el acceso EPON con un ancho de banda simétrico de 10 Gbps o asimétrico de 10 Gbps de bajada y 1,25 Gbps de subida, compatible con 1G-EPON.

Véase también

• Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL)
• fibra óptica
• TDMA (Time Division Multiple Access)
• DSL (Digital Subscriber Line)
• ATM (Modo de transferencia asíncrona)
• Ethernet
• IEEE (The Institut of Electrical and Electronic Engineers)
• ITU (International Telecomunication Union)
• SDH (Jerarquía digital síncrona)
• IEEE 802

Enlaces externos

• Telnet Redes Inteligentes: PON
• El ancho poder de la fibra
• Xilinx Next Generation Wired Broadband Access
• Fibra óptica hasta el hogar (UOC)
• Software para el diseño de redes opticas pasivas PON