ARQUITECTURA PON/GPON

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 línea GPON, cada uno soportando hasta 64 ONT. Aunque depende del suministrador, existen sistemas que pueden alojar hasta 7.168 ONTs en el mismo espacio que un DSLAM. En las arquitecturas FTTN las ONT son sustituidas por MDU (Multi-Dwelling Units), que ofrecen habitualmente VDSL2 hasta las casas de los abonados, reutilizando así el par de cobre instalado pero, a su vez, consiguiendo las cortas distancias necesarias para conseguir velocidades simétricas de hasta 100 Mbps por abonado.

Para conectar la OLT con la ONT con datos, se emplea un cable de fibra óptica para transportar una longitud de onda downstream. Mediante un pequeño divisor pasivo que divide la señal de luz que tiene a su entrada en varias salidas, el tráfico 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 topología en árbol. Los datos upstream desde la ONT hasta la OLT -que son distribuidos en una longitud de onda distinta para evitar colisiones en la transmisión downstream- es agregado por la misma unidad divisora pasiva, que hace las funciones de combinador en la otra dirección del tráfico. Esto permite que el tráfico sea recolectado desde la OLT sobre la misma fibra óptica que envía el tráfico downstream.

Para el tráfico downstream se realiza un broadcast óptico, aunque cada ONT sólo será capaz de procesar el tráfico que le corresponde o para el que tiene acceso por parte del operador, gracias a las técnicas de seguridad AES (Advanced Encryption Standard). Para el tráfico upstream los protocolos basados en TDMA (Time Division Multiple Access) aseguran la transmisión sin colisiones desde la ONT hasta la OLT. Además, mediante TDMA sólo se transmite cuando sea necesario, por lo cual, no sufre de la ineficiencia de las tecnologías TDM donde el período temporal para transmitir es fijo e independiente de que se tengan datos o no disponibles.

Configuración GPON

También tenemos distintos tipos de configuración dependiendo de los enlaces OLT y el splitter, y entre este y la ONU's, a continuación podemos ver con mayor claridad estos tipos de configuración:

Hay tres componentes principales en una red de acceso GPON (distintas de la propia fibra). La óptica 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 repartirán entre un número de abonados. El terminal de red óptica (ONT) sirve un permiso único de residencia, convirtiendo las señales ópticas en señales eléctricas que se pueden utilizar dentro del hogar. Tenga en cuenta que las normas de la UIT llaman al dispositivo del suscriptor una red óptica Unidad (ONU), y muchos utilizan ONU en el sentido de que una ONT actúa sobre varios abonados, lo que sería común en una instalación que cubra a varios apartamentos en el mismo edificio.

 

GPON se especifica que un sistema de fibra simple o doble, pero casi todos los sistemas GPON son de fibra aislada, como prácticamente todas las tecnologías FTTH popular. Por ejemplo: G.984 permite llegar a 60 kilómetros de alcance máximo de 20km y diferencial de hasta 128 usuarios en una red GPON único. Sin embargo, los sistemas GPON suelen proporcionar únicamente 0-20 kilómetros debido al alto precio de la óptica. Por otro lado, tenemos que G.984.6 es una nueva especificación UIT-T, que prevé un extensor de mitad de luz que pueden aumentar el alcance de los GPON más allá de 20 km hasta 60 km.

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

Dos longitudes de onda

La aplicación más común para evitar interferencias entre los contenidos en el canal descendente y ascendente es utilizar dos longitudes de onda diferentes superpuestas utilizando técnicas WDM (Wavelength Division Multiplexing). Esto implica el uso de filtros ópticos para separarlas.

Las redes ópticas pasivas han de estar ajustadas en función de la distancia entre el usuario y la central, el número de splitters y su atenuación. Para que el nivel luminoso que reciba cada ONU esté dentro de los márgenes, o bien se ajusta el nivel del láser o la atenuación de los splitters.

El siguiente diagrama muestra la arquitectura básica 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.

La óptica GPON Line Terminal (OLT) normalmente se instala en una oficina central (CO), aunque podría ser instalado en otro lugar. El divisor óptico está instalado en algún lugar entre el CO y los suscriptores. Una red óptica de GPON Terminal (ONT) se instala en casa de cada suscriptor. Voz, video y todo el tráfico de datos deben ser entregados en toda la longitud de onda única GPON. Una faceta interesante de GPON es que da soporte de vídeo IP.

La óptica de la ONT GPON de una aplicación se llama longitud de onda de un discriminador (diplexer). Diplexores se puede implementar con un diseño PLC (Planar Lightwave Circuit).

Tres longitudes de onda

La arquitectura de un sistema de longitud de onda GPON tres es idéntica a la de un sistema de longitud de onda dos, con la adición de una longitud de onda de vídeo. El siguiente diagrama muestra la arquitectura de una red de RF de tres longitudes de onda de superposición GPON.

Imagen:tres_longitudes.jpg

Hay que tener en cuenta que sólo hasta 32 ONT están indicados para un solo puerto OLT. Esto se debe a la señal de video de RF de superposición y no la señal GPON. Para llegar a 20 kilómetros y 32 abonados en una sola red, la máxima cantidad de luz que una fibra aceptará (20 dBm o mW 100) debe ser insertado en la fibra por el equipo de video de RF de superposición, y cualquier potencia óptica adicional simplemente se desperdicia.

El transmisor-receptor en la ONT GPON de RF de superposición de vídeo GPON se llama triplexer. Los triplexers son más caros que diplexores y generalmente se aplican con una óptica unidimensional.

La ONT se limita a convertir la señal óptica de 1550 en una señal eléctrica para la entrega en todo el hogar de más de 75 ohmios de cable coaxial. El tema más complicado es el de resolver con una longitud de onda de la señal, en conseguir controlar datos de la superposición de la señal de RF en la cabecera. Una opción es convertir el tráfico en IP y enviar la corriente en la longitud de onda 1310nm aguas arriba, aunque este método tiene algunas limitaciones.

OMCI

OMCI (ONT Management and Control Interface), es el protocolo de gestión utilizados entre la OLT y la ONT. Con OMCI, los sistemas externos de gestión no tienen que comunicarse directamente con la ONT. OMCI permite una única dirección IP que se pueda utilizar para administrar un OLT y, a través de OMCI, todos sus asociados ONT. Esto es muy eficiente para la conservación de direcciones IP, y se reduce la carga en un sistema de gestión, pero sí requiere la aplicación de un protocolo de gestión de la tecnología específica. Si hay una aplicación de VoIP en la ONT, es probable que requiera de una gestión independiente y de las direcciones IP de todos modos. Debido a la popularidad de VoIP en estos sistemas, la conservación de direcciones IP con OMCI es de dudoso beneficio en muchas implementaciones GPON.