Introducción a los componentes de la tecnología GPON

La tecnología de redes ópticas pasivas (PON) se introdujo a mediados de los noventa. Después, la tecnología PON experimentó un rápido desarrollo: empezó con ATM PON (APON) y luego evolucionó hacia Broadband PON (o BPON). Más tarde, EPON (Ethernet PON) y GPON (Gigabit PON) entraron en el mercado, aportando mejoras significativas en el ancho de banda y la distancia de transmisión. En este artículo analizaremos los fundamentos de la tecnología GPON.
 

Componentes básicos de la red GPON

ITU-T G.984 forms the basis for Gigabit Passive Optical Networking (GPON). GPON offers more bandwidth than BPON and APON and is suitable for various applications. The four essential GPON components are listed below;

Terminal de línea óptica (OLT)

Un Terminal de Línea Óptica es un dispositivo activo de agregación o acumulación de Ethernet. También desempeña el papel de gestor de red al regular todo el tráfico de la red GPON en forma de señales de voz, datos y vídeo. Situados generalmente en el centro de datos o en la sala de equipos principal, los OLT reciben señales eléctricas y las envían a los ONT asociados en forma de señales ópticas a través de divisores ópticos. También convierte las señales ópticas agregadas de las ONT de usuario final en señales eléctricas y las reenvía a uno o varios conmutadores Core Ethernet.

Las señales que una OLT recibe de los usuarios finales se denominan señales ascendentes. Las señales que envía a los usuarios finales se denominan señales descendentes. Para evitar interferencias entre ambas señales, utilizamos longitudes de onda distintas. Para el tráfico ascendente utilizamos 1310 nm, para el tráfico descendente 1490 nm (para voz y datos) y 1550 nm (para vídeo).

Medios de transporte: cableado

Las redes GPON utilizan una infraestructura de cableado físico pasivo para la transmisión de señales. Los medios de transmisión incluyen placas adaptadoras, divisores, conectores, cables de conexión de fibra, cables de conexión de cobre, cajas, cubiertas para cables horizontales y troncales y material de soporte para el enrutamiento. Todos los componentes del cableado deben incluirse en el balance de pérdidas de enlace o canal al validar el rendimiento del sistema.

Divisor óptico pasivo

Los divisores ópticos pasivos pertenecen al grupo de componentes de medios de transporte. Estos divisores permiten la comunicación con varios dispositivos a través de un único cable de fibra óptica entrante. Los divisores ópticos pasivos utilizan múltiples guías de onda de sílice para dividir un único hilo en dos. El número de salidas de un divisor óptico pasivo es igual al número de divisiones. Cada divisor provoca una pérdida de señal de aproximadamente -3 dB.

Terminal de red óptica (ONT)

El ONT (Optical Network Terminal) hace las veces de módem en una red GPON. Los ONT convierten las señales ópticas de los OLT en señales eléctricas, que se reenvían al equipo terminal del usuario. Una ONT se conecta al punto de terminación en el emplazamiento del usuario mediante un cable de fibra óptica y se conecta al módem mediante un cable Ethernet. La mayoría de las ONT están equipadas con puertos Ethernet redundantes.

Presupuesto de pérdidas GPON

Una red PON suele incluir ONU, OLT y otros equipos de transmisión óptica como divisores, conectores y cables. Todos los componentes de una red GPON introducen pérdidas de señal. Estimar el presupuesto de pérdida de enlace y optimizarlo es fundamental y debe hacerse durante la fase de diseño, mucho antes del despliegue real. La siguiente tabla muestra las atenuaciones de canal admisibles para diversas aplicaciones GPON.

Presupuesto de rendimiento GPON

La sensibilidad del receptor y la potencia del transmisor son dos parámetros principales que determinan el alcance máximo de la red de acceso. La fórmula para calcular el presupuesto de potencia es;

P= FCA x L + SL +Penalties

Wo:

P representa el presupuesto de energía
FCA representa la atenuación del cable de fibra óptica (en dB/m)
L representa la distancia de conexión
SL representa las pérdidas de distribución (pérdidas totales de distribución)
Penalties soportar pérdidas adicionales (debidas a conectores, empalmes, etc.)

El siguiente gráfico muestra el presupuesto de potencia mínimo para diferentes configuraciones GPON;

Conclusión:

GPON es la versión más mejorada entre los distintos tipos de PON. Con GPON, los operadores de redes comerciales pueden obtener grandes beneficios. En este artículo hemos analizado los principales componentes de GPON y sus funciones. También hemos tratado brevemente el concepto de pérdida de enlace y los balances de potencia óptica. Es importante entender que no se debe empezar a configurar físicamente un enlace hasta que no se hayan realizado estimaciones exhaustivas del rendimiento del enlace y del presupuesto de pérdidas.