REDES OPTICAS PASIVAS
Una red óptica pasiva es una configuración de red que por sus características provee una gran variedad de servicios de banda ancha a los usuarios mediante accesos de fibra óptica. La utilización de arquitecturas pasivas permite reducir los costes y son utilizadas principalmente en las redes FTTH. Por contrapartida, el ancho de banda no es dedicado, sino multiplexado en una misma fibra en los puntos de acceso de red de los usuarios.
Avanzando desde la red hacia el usuario podemos decir que una arquitectura de red
PON está formada por los siguientes equipos: un Terminador de red Óptico (OLT, Optical Line Termination) en la central local del proveedor de servicios y una serie de Unidades de Red Ópticas (ONU, Optical Network Units) próximo a los usuarios de acceso.
Figura 1: Redes Opticas Pasivas
Las redes PON (Passive Optical Network) redes ópticas pasivas, son de desarrollo reciente, pero ya están siendo aplicadas en muchos países para servicios de Fibra óptica hasta el edificio o el usuario. Una red PON es un sistema de comunicaciones por fibra óptica en el que se establece una comunicación punto-multipunto entre un router central denominado en estos montajes OLT (optical line Terminal) Terminal óptico de línea y los equipos en campo ONT (optical Network Terminal) Terminal óptico de red.
La ventaja de este tipo de redes es que solo se necesitan equipos activos en los extremos. Para guiar el trafico intermedio en la red se usan divisores ópticos pasivos, que reparten la señal por las fibras que se dirigen a cada punto de conexión.
En el camino descendente el OLT envía la información a todos los ONT, de forma punto-multipunto, procesando cada uno de ellos la información que le corresponde. En el camino ascendente cada ONT envía la información hacia el OLT, mediante multiplexacion por división en el tiempo. De esta forma todas las comunicaciones se realizan por un solo par de fibras hasta el divisor óptico, donde sale una fibra hasta cada ONT, cada usuario.
Según los equipos usados es posible usar una sola fibra usando multiplexacion por longitud de onda para los canales ascendente y descendente.
Existen varios estándares de la ITU para las redes ópticas pasivas, aunque los mas empleados son GPON y EPON.
GPON (Gigabit PON)
· Permite transportar voz, ATM, Ethernet 10/100, etc…
· Tiene Seguridad a nivel de protocolo.
· Velocidades de:
o Modo simétrico: 622 Mbps/1,25 Gbps
o Modo Asimétrico: Descendente 2,5 Gbps/ Ascendente 1,25 Gbps
EPON (Ethernet PON)
· Mantiene las características del protocolo Ethernet, trabajando en modo ethernet nativo.
No tiene elementos SDH o ATM.
No tiene elementos SDH o ATM.
· 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)
· Hasta 20 km entre emisor y receptor.
· Mayor ancho de banda que las conexiones G.HSDL.
· Mejor calidad de servicio por inmunidad a ruidos electromagnéticos.
· Reducido consumo de fibras para su despliegue.
· Mas baratas que las redes punto a punto.
· 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.
· Reducción del consumo gracias a la simplificación del equipamiento.
REDES OPTICAS ACTIVAS
AONS (redes ópticas activas): se instalan componentes eléctricos activos entre el usuario final y la oficina central.
Basado en el Standard IEEE 802.ah, las redes activas Ethernet proveen de ancho de banda simétrico con velocidades superiores a 1Gbps por puerto sobre una única fibra utilizando para ello dos longitudes de onda multiplexadas y diferenciadas sobre cada fibra óptica. De ésta manera con cada longitud de onda tenemos dos slots de transmisión, un slot se utiliza como canal de transmisión y otra para el canal de recepción. Esto nos permite una transmisión de datos Full-Dúplex mediante una conexión punto a punto con un ancho de banda dedicado al usuario.
En las redes PON define como máxima distancia entre un OLT y un equipo ONU de 20 Km para que la red PON sea operativa, con las redes Ethernet activas éste límite desaparece permitiéndose distancias superiores a 80Km desde el punto de distribución hasta el usuario.
AON está compuesto básicamente de los siguientes elementos:
Central Distribution Node (CDN) consistiendo de multiplexores SDH; MSV1/4 y MSV5 y circuitos procesadores con interfaces V5.x. El CDN ofrece un rango de conexiones flexibles para soportar varias configuraciones de acceso (AON, WLL, ATM-PON) y es apropiado para proveer ambos servicios; síncrono y asíncrono.
La ONU (Optical Network Unit) conecta la UNI (User Network Interface) a la Red de Distribución Optica. Hay tres diferentes tamaños dependiendo de la aplicación envuelta disponibles para indoor, ONU32, ONU200 y ONU400 y para outdoor, ONU200 y ONU400.
Las UN (Subscriber Units) representan las Interfaces de Red del usuario (ONI) localizadas en las ONU. Estas proveen interfaces desde POTS/ISDN a través de ADSL para transmisión sobre par de cobre, ISDN PARA como también DID, nx64Kbps y una gran variedad de servicios de líneas arrendada (2Mbps, 34Mbps, 45Mbps) a través de interfaces de datos como V.36, V.35, X.21, V.11 y Ethernet (10BaseT
Figura 2: Redes Opticas Activas
Porque se considera a la banda ancha de canales de 2 mbps
El término banda ancha normalmente se refiere al acceso a Internet de alta velocidad. La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC, por sus siglas en inglés) define al servicio de banda ancha como la transmisión de datos a una velocidad mayor de 200 kilobits por segundo (Kbps) o 200,000 bits por segundo, en por lo menos una dirección: transmisión de bajada (del Internet a la computadora del usuario) o de subida (de la computadora del usuario al Internet).
Se considera que la banda ancha sólo es banda ancha si es a partir de 1.5 o 2 Mbps. Ya que existen empresas que prestan servicios como “banda ancha” que no lo son. Como por ejemplo se promocionan conexiones de 128 Kb y en algunos casos aislados hasta de 64 Kb, como “banda ancha”.
Según la FCC (rama del Gobierno norteamericano dedicada a todos los temas de telecomunicaciones), “broadband” en los Estados Unidos, es un término que se puede utilizar para conexiones de 200 Kbps o superior.
Se considera a la banda ancha con canales de 2 Mbps debido a al sentido en que la información se envía sobre un canal y la voz por otro canal, pero compartiendo el mismo par de cables. Los modems analógicos que operan con velocidades mayores a 600 bps también son técnicamente banda ancha, pues obtienen velocidades de transmisión efectiva mayores usando muchos canales en donde la velocidad de cada canal se limita a 600 baudios.
Por ejemplo, un modem de 2400 bps usa cuatro canales de 600 baudios. Este método de transmisión contrasta con la transmisión en banda base, en donde un tipo de señal usa todo el ancho de banda del medio de transmisión, como por ejemplo Ethernet 100BASE-T.
DWDM (MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DENSADE ONDAS)
Se pueden hacer dos cosas para aumentar el ancho de banda de una fibra óptica: aumentar la velocidad de transmisión o aumentar el número de longitudes de onda que viajan por la misma fibra.
DWDM proviene de DWM (Multiplexación por división en longitud de onda). Se trata de una tecnología que permite acoplar muchas longitudes de onda distintas en la misma fibra. DWDM es sólo una condensación mayor de longitudes de onda que DWM. DWM ha sido posible por el gran avance en la tecnología óptica, al disminuir los costes y aumentar las prestaciones de los componentes ópticos.
Características
· La fabricación a gran escala de fibra óptica ha posibilitado una disminución de los costes y una mejora en las características de transmisión de la fibra
· Amplificadores ópticos de ganancia plana para un rango determinado de longitudes de onda que acoplados en línea con la fibra actúan como repetidores eliminando la necesidad de regeneradores.
· Filtros integrados de estado sólido de menor tamaño y con posibilidad de ser integrados en el mismo substrato junto con otros componentes ópticos.
· Nuevos foto detectores y fuentes láser que permiten integración produciendo diseños más compactos.
· Multiplexores y demultiplexores ópticos basados en difracción óptica pasiva.
· Filtros de longitud de onda seleccionable, que pueden ser empleados como multiplexores ópticos.
· Los multiplexores ópticos Add-Drop (OADM) han permitido que la tecnología DWDM pueda implantarse en redes de diversos tipos.
· Los componentes ópticos de conexión (OXC), que pueden implementarse con diferentes tecnologías de fabricación, y han hecho posible la conmutación puramente óptica.
El campo de aplicación de DWDM se encuentra en redes de larga distancia de banda ultra-ancha, así como en redes metropolitanas o interurbanas de muy alta velocidad.
A medida que crece la implantación de DWDM su coste va decreciendo progresivamente, debido básicamente a la gran cantidad de componentes ópticos que se fabrican. Consecuentemente, se espera que DWDM se convierta en una tecnología de bajo coste que permita su implantación en muchos tipos de redes.
La tecnología DWDM requiere dispositivos ópticos especializados basados en las propiedades de la luz y en las propiedades ópticas, eléctricas y mecánicas de los semiconductores. Entre estos dispositivos ópticos se incluyen transmisores ópticos, ADC y OXC.
Las fibras monomodo convencionales pueden transmitir en el rango de 1.300 a1.550 nm. absorbiendo las longitudes de onda de 1.340 a 1.440 nm. Los sistemas WDM emplean longitudes de ondas en los dos rangos posibles (de 1.300 a 1.34o nm 's1.440 a 1.550 nm). Existen fibras especiales que permiten la transmisión en todas las longitudes de ondas comprendidas entre 1.530 y 1.565 nm sin absorción. Sin embargo no todos los componentes opto electrónicos trabajan con la misma eficiencia en todas las longitudes de onda.
Los sistemas DWDM emplean los últimos avances en la tecnología óptica para generar un gran numero de longitudes de onda en el rango cercano a 1.550 nm La ITU-T en su recomendación G.692 define 43 canales en el rango de 1.530 a 1.565 nm con un espaciamiento de 100 GHz, cada canal transportará un tráfico OC-192 a 10 Gbps. Sin embargo, cada día salen al mercado sistemas con mayor número de canales. Un sistema DWDM de 40 canales a 10 Gbps por canal proporciona una velocidad agregada de 400 Gbps.
Actualmente, los sistemas comerciales DWDM presentan 16- 40 y 80 canales, y se prevé la próxima salida al mercado de sistemas de 128 canales. Los sistemas con 40 canales presentan un espaciado entre canales de 100 GHz, los que tienen 80 canales tienen un espaciado de 50 GHz. Este espaciado en frecuencia indica la proximidad de los canales entre sí. Un canal no utiliza solamente una única longitud de onda, cada canal tiene un determinado ancho de banda alrededor de la longitud de onda central, cada banda se separa de la siguiente por una banda zona de guarda de varios GH, de esta manera se busca evitar posibles solapes o interferencias entre canales adyacentes.
Estos problemas se deben a derivas en los emisores láser por la temperatura o el tiempo, a que ios amplificadores ópticos no presentan una ganancia constante para todas las longitudes de onda y a los posibles efectos de dispersión, entre otros.
El número de canales depende también del tipo de fibra óptica empleada. Un único filamento de fibra monomodo puede transmitir datos a una distancia aproximada de 80 Km. sin necesidad de amplificación. Colocando 8 amplificadores ópticos en cascada, la distancia
REFERENCIAS
· http://transition.fcc.gov/cgb/broadband_spanish.html
· http://www.telenorma.com.ve/pgProdMarconi.htm
