Fundamentos y Funcionamiento de Redes Ópticas Pasivas (xPON): GPON, APON y Protocolos Clave

Conceptos Fundamentales de Redes Ópticas Pasivas (xPON)

1. ¿Qué es una ONU/ONT?

   R: La ONU (Unidad de Red Óptica), también llamada ONT (Terminal de Red Óptica), se encuentra en la casa del usuario. Presenta interfaces hacia los dispositivos que brindan el servicio, actuando como vínculos entre el usuario y la OAN (Red de Acceso Óptico), y está conectada a la ODN (Red de Distribución Óptica). La ONU es la encargada de dialogar con el equipo PON de la central, terminando dicho enlace.

2. ¿Cómo funciona una red xPON?

   R: La técnica de transmisión más utilizada por la Red Óptica Pasiva (PON) es la multiplexación por división de longitud de onda (WDM). Este proceso permite la combinación de dos o más canales de información en un solo medio de transmisión.

   Mediante este sistema, se pueden multiplexar varias señales por una sola Fibra Óptica (FO) utilizando portadoras ópticas de diferente longitud de onda. Las redes xPON utilizan normalmente dos configuraciones:

   • Configuración punto a multipunto: La OLT (Terminal de Línea Óptica) transmite información a varias ONT (ejemplo: downstream a 1490 nm).
   • Configuración punto a punto: La ONT transmite información a la OLT (ejemplo: upstream a 1310 nm).

3. ¿Qué es GPON y cuáles son sus características principales?

   R: La característica más importante de GPON (Gigabit Passive Optical Network) es que permite la transmisión de información encapsulada bajo varias tecnologías. Esto es posible gracias a la introducción del método de encapsulamiento GEM (GPON Encapsulation Method), el cual permite acomodar protocolos como ATM (utilizado por las redes APON y BPON).

   Ventajas y Características de GPON:

   • Soporte global multiservicio: Admite voz, Ethernet, ATM y Cable.
   • Cobertura: Cobertura lógica de hasta 60 km y alcance físico de 20 km.
   • Seguridad: Seguridad robusta a nivel de protocolo y tráfico de datos.
   • Velocidad: Soporte de varias velocidades.
   • Operación y Control: Alto nivel de funciones de operación y control en el manejo del servicio.
   • Splitters: Puede usar splitters de hasta 128 usuarios.
   • Eficiencia: Eficiencia del 93% para el tráfico de servicio.

4. ¿En qué consisten los canales descendente (downstream) y ascendente (upstream)?

   Canal Descendente (Downstream)

   El canal descendente es la red en sí. La OLT trabaja en formato de broadcast. Cada ONT recibe todo el tráfico; por seguridad, la información se encripta (o no). Cada ONT verifica la dirección del encabezado de la trama para procesar solo su información.

   • La OLT determina los time slots (ranuras de tiempo) de cada ONT.
   • Los datos del usuario se envían mediante un método de encriptación llamado AES.
   • Una ONT puede soportar o no FEC (Forward Error Correction), un sistema de reparación de datos.
   • La trama descendente tiene una longitud fija de 125 microsegundos.

   Canal Ascendente (Upstream)

   El canal es una red punto a punto donde las ONT transmiten contenido a la OLT. Por este motivo, es crucial el uso de TDMA (Time Division Multiple Access), una técnica de multiplexación que distribuye las unidades de información en ranuras alternas de tiempo, impidiendo que se generen colisiones de tráfico en los splitters. Al mismo tiempo, todos los usuarios son sincronizados mediante el proceso de ranging.

   Conceptos Adicionales de Encapsulamiento y Ancho de Banda

   • La ONT encapsula la información en la trama GEM, el método utilizado por GPON que resulta de una adaptación del estándar GFP.
   • DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) es una técnica por la cual el ancho de banda de un medio de comunicación compartido entre varias ONT puede ser asignado de forma dinámica y adecuada, dependiendo de la necesidad entre usuarios.

5. ¿Qué es y cómo funciona el proceso de activación Ranging?

   R: El Ranging es el proceso por el cual las ONT son ubicadas lógicamente a la misma distancia de la OLT. Esto se logra midiendo el tiempo de propagación para cada ONT, lo cual es esencial para prevenir colisiones en la interfaz PON cuando las ONT envían datos a la OLT.

   Durante este proceso, aparecen las llamadas “ventanas de silencio”, donde todas las ONT conectadas son silenciadas temporalmente, permitiendo que la nueva ONT sea sincronizada por la OLT para establecer su nueva distancia lógica.

6. ¿Cuáles son los diferentes tipos de redes xPON?

   R: Los principales tipos de redes xPON son: APON, BPON, EPON, GPON, y GEPON.

7. ¿Qué es APON y cuáles son sus características (ITU-T G.983)?

   R: APON (ATM Passive Optical Network) fue la primera red que se creó con el objetivo de unificar las especificaciones para el acceso a banda ancha.

   Características de APON:

   • Utiliza acceso VDSL (en escenarios donde la ONT está a pocos metros del cliente).
   • No transmite video debido a que no cuenta con una longitud de onda apropiada.
   • La OLT puede estar hasta a 20 km de la ONT.