Fiber to the Home (FTTH) es la solución de acceso de fibra definitiva en la que cada suscriptor está conectado a una fibra óptica. Las opciones de implementación discutidas en este tutorial se basan en una ruta completa de fibra óptica desde la OLT hasta las instalaciones del suscriptor. Esta elección permite la provisión de servicios y contenido de alto ancho de banda a cada cliente y asegura el máximo ancho de banda para las futuras demandas de los nuevos servicios. Por lo tanto, las opciones híbridas que involucran redes de infraestructura de fibra de 'parte' y de cobre 'parte' no están incluidas.
La distancia diferencial de fibra es la diferencia en la distancia entre la ONU / ONT más cercana y la más alejada de la OLT.
En GPON, la distancia máxima diferencial de fibra es de 20 kms. Esto afecta el tamaño de la ventana de determinación de distancia y cumple con [UIT-T G.983.1].
El alcance lógico se define como la distancia máxima que se puede alcanzar para un sistema de transmisión en particular, independientemente del presupuesto óptico. El alcance lógico es la distancia máxima entre ONU / ONT y OLT excepto por la limitación de la capa física.
En GPON, el alcance lógico máximo se define como 60 kms.
El retardo de transferencia de señal medio es el promedio de los valores de retardo ascendente y descendente entre puntos de referencia. Este valor se determina midiendo el retardo de ida y vuelta y luego dividiéndolo por 2.
GPON debe admitir servicios que requieren un retardo de transferencia de señal medio máximo de 1,5 ms. Un sistema GPON debe tener un tiempo de retardo de transferencia de señal medio máximo de menos de 1,5 ms entre puntos de referencia de TV.
El OAN es el conjunto de enlaces de acceso que comparten las mismas interfaces del lado de la red y son compatibles con sistemas de transmisión de acceso óptico. El OAN puede incluir varios ODN conectados al mismo OLT.
En el contexto de PON, árbol de fibras ópticas en la red de acceso, complementado con divisores de potencia o longitud de onda, filtros u otros dispositivos ópticos pasivos.
Un dispositivo que termina el punto final común (raíz) de una ODN. Luego implementa un protocolo PON como el definido por [UIT-T G.984]; y luego adapta las PONPDU para las comunicaciones de enlace ascendente a través de la interfaz de servicio del proveedor.
La OLT proporciona funciones de gestión y mantenimiento para las ODN y ONU subtendida.
Un único dispositivo de suscriptor que termina cualquiera de los puntos finales distribuidos (hoja) de un ODN, implementa un protocolo PON y adapta las PDU PON a las interfaces de servicio del suscriptor. Una ONT es un caso especial de ONU.
Término genérico que denota un dispositivo que termina cualquiera de los extremos distribuidos (hoja) de un ODN, implementa un protocolo PON y adapta PON PDU.
El alcance físico se define como la distancia física máxima que se puede alcanzar para un sistema de transmisión en particular. Dado que, 'Physical Reach' es la distancia física máxima entre la ONU / ONT y la OLT. Sin embargo, en GPON se definen dos opciones para el alcance físico: 10 kms y 20 kms. Se supone que 10 km es la distancia máxima sobre la que se puede utilizar FP-LD en la ONU para velocidades de bits altas, como 1,25 Gbit / so superior.
Los servicios en FTTH se definen como un servicio de red requerido por los operadores. El servicio se describe con un nombre que todos reconocen claramente, independientemente de si es un nombre de estructura de marco o un nombre general.
GPON tiene como objetivo velocidades de transmisión superiores o iguales a 1,2 Gbit / s. En consecuencia, GPON identifica dos combinaciones de velocidades de transmisión de la siguiente manera:
- 1.2 Gbps arriba, 2.4 Gbps abajo
- 2.4 Gbps arriba, 2.4 Gbps abajo
La tasa de bits más importante es de 1,2 Gbps hacia arriba, 2,4 Gbps hacia abajo, lo que constituye casi toda la implementación implementada y planificada de los sistemas GPON.
Cuanto mayor sea la relación de división para GPON, más económico será desde la perspectiva de los costos. Sin embargo, una relación de división más grande implica una mayor potencia óptica y una división del ancho de banda, lo que crea la necesidad de un mayor presupuesto de energía para soportar el alcance físico. Las proporciones de división de hasta 1:64 son realistas para la capa física, dada la tecnología actual. Sin embargo, anticipando la evolución continua de los módulos ópticos, la capa TC debe considerar proporciones divididas de hasta 1: 128.
Beneficios de la fibra óptica -
- Distancias muy largas
- Fuerte, flexible y confiable
- Permite cables de pequeño diámetro y peso ligero
- Seguro y a salvo
- Inmune a las interferencias electromagnéticas (EMI)
- Costo más bajo
Varios módulos / componentes en tecnología PON son:
- Acoplador WDM
- 1 × divisor N
- Fibra óptica y cable
- Connector
- ODF/Cabinet/Subrack
Los módulos / componentes activos en la tecnología PON son:
In OLT −
- Transmisor láser (1490 nm) y
- Receptores láser (1310 nm)
For CATV application −
- Amplificador láser (1550 nm) y
- EDFA para amplificar la señal de video
In ONU −
- Energía / Batería para ONU
- Transmisor láser (1310 nm)
- Receptores láser (1490 nm)
- Receptores de señal CATV (1550 nm)
La forma completa de GPON es - Red óptica pasiva Gigabit
GPON es un sistema óptico para redes de acceso, basado en las especificaciones ITU-T serie G.984. Puede proporcionar un alcance de 20 km con un presupuesto óptico de 28 dB mediante el uso de ópticas de clase B + con una relación de división de 1:32.
Las características más conocidas de GPON se enumeran a continuación.
Downstream transmission −
- 2.4Gbps
- BW para un ONT es suficiente para suministrar múltiples señales HDTV
- QOS permite retrasar el tráfico sensible (voz)
Upstream transmission −
- 1 24 Gbps
- Se puede garantizar un ancho de banda mínimo
- Los intervalos de tiempo no utilizados se pueden asignar a usuarios intensivos
- QOS permite retrasar el tráfico sensible (voz)
Los estándares GPON se basan en las especificaciones BPON anteriores. Estas especificaciones se enumeran a continuación:
G.984.1 - Este documento describe las características generales de la red óptica pasiva con capacidad Gigabit.
G.984.2 - Este documento describe la especificación de la capa dependiente de los medios físicos de la red óptica pasiva con capacidad Gigabit.
G.984.3 - Este documento describe la especificación de la capa de convergencia de transmisión de red óptica pasiva con capacidad Gigabit.
G.984.3 - Este documento describe la especificación de la capa de convergencia de transmisión de red óptica pasiva con capacidad Gigabit.
Los sistemas GPON tienen esencialmente los mismos componentes físicos que están configurados de la misma manera que en otras redes PON. Por supuesto, los productos desarrollados para sistemas GPON están diseñados específicamente para GPON y no son intercambiables con el equipo EPON o BPON.
Los sistemas GPON también tienen muchas de las mismas capacidades básicas que tienen otros sistemas PON. Las principales diferencias en la arquitectura son GPON en el rendimiento de datos. Los métodos de encapsulación Gigabit GPON permiten transportar una variedad de servicios, incluidos ATM, TDM Voice y Ethernet.
Uno de los requisitos básicos de un sistema óptico es proporcionar componentes con capacidad suficiente para extender la señal óptica al rango esperado. Hay tres categorías o clases de componentes que se basan en la potencia y la sensibilidad.
Las clases de componentes son:
- Óptica clase A: 5 a 20dB
- Óptica clase B: 10 a 25dB
- Óptica clase C: 15 a 30dB
La forma completa de EPON es: Red óptica pasiva Ethernet.
La red óptica pasiva Ethernet (EPON) es una PON que encapsula datos con Ethernet y puede ofrecer una capacidad de 1 Gbps a 10 Gbps. EPON sigue la arquitectura original de un PON. Aquí, el DTE conectado al tronco del árbol y llamado como Terminal de Línea Óptica (OLT).
Suele estar ubicado en el proveedor de servicios, y las ramas del DTE conectadas del árbol se denominan Unidad de Red Óptica (ONU), ubicada en las instalaciones del suscriptor. Las señales de la OLT pasan por un divisor pasivo para alcanzar la ONU y viceversa.
Muchas aplicaciones PON requieren una alta QoS (por ejemplo, IPTV).
EPON leaves QoS to higher layers −
- Etiquetas de VLAN
- P bits o DiffServ DSCP
Además, existe una diferencia crucial entre LLID y Port-ID:
- Siempre hay 1 LLID por ONU
- Hay 1 ID de puerto por puerto de entrada; puede haber muchos por ONU
- Esto hace que la QoS basada en puertos sea fácil de implementar en la capa PON
La siguiente tabla explica la diferencia entre GPON y EPON.
| GPON (UIT-T G.984) | EPON (IEEE 802.3ah) | |
|---|---|---|
| Downlink/Uplink | 2.5G / 1.25G | 1,25G / 1,25G |
| Optical Link Budget | Clase B +: 28dB; Clase C: 30dB | PX20: 24 dB |
| Split ratio | 1:64 -> 1: 128 | 1:32 |
| Actual downlink bandwidth | 2200 ~ 2300 Mbps 92% | 980 Mbps 72% |
| Actual uplink bandwidth | 1110 Mbps | 950 Mbps |
| OAM | Función OMCI completa + PLOAM + incrustación de OAM | Función OAM flexible y simple |
| TDM service & synchronized clock function | TDM nativo, CESoP | CESoP |
| Upgradeability | 10G | 2.5G / 10G |
| QoS | El horario de DBA contiene TCONT, PORT-ID; fijar ancho de banda / ancho de banda garantizado / ancho de banda no garantizado / ancho de banda de mejor esfuerzo | Admite DBA, QoS es compatible con LLID y VLAN |
| Cost | 10% ~ 20% más costo que EPON actualmente, y casi el mismo precio en gran volumen | - |
Un algoritmo implementado en la OLT, que utiliza mensajes de informe y puerta para construir un programa de transmisión y pasar las ONU, se conoce como algoritmo de asignación dinámica de ancho de banda (DBA).
El funcionamiento de EPON se basa en las tramas Ethernet MAC y EPON (basadas en tramas GbE), pero se necesitan extensiones:
PDU de protocolo de control multipunto: este es el protocolo de control que implementa la lógica requerida.
Emulación punto a punto (reconciliación): esto hace que EPON parezca un enlace punto a punto y los MAC de EPON tienen algunas restricciones especiales.
En lugar de CSMA / CD, transmiten cuando se conceden.
El tiempo a través de la pila MAC debe ser constante (duraciones de ± 16 bits).
Debe mantenerse la hora local exacta.
Ethernet estándar comienza con un preámbulo 8B esencialmente libre de contenido:
- 7B de unos y ceros alternados 10101010
- 1B de SFD 10101011
Para ocultar el nuevo encabezado PON, EPON sobrescribe algunos de los bytes del preámbulo.
El tráfico DS se transmite a todas las ONU, por lo que el cifrado es esencialmente fácil para que un usuario malintencionado reprograme la ONU y capture las tramas deseadas. El tráfico de EE. UU. No es visto por otras ONU, por lo que el cifrado no es necesario. No considere los extractores de fibra porque EPON no proporciona ningún método de cifrado estándar, pero:
- Se puede complementar con IPsec o MACsec.
- Muchos proveedores han agregado mecanismos patentados basados en AES.
BPON usó un mecanismo llamado batido - El batido era una solución de hardware de bajo costo (clave 24b) con varias fallas de seguridad -
- El motor era lineal: ataque simple de texto conocido
- La clave 24b resultó ser derivable en 512 intentos
Por lo tanto, G.983.3 agregó compatibilidad con AES, que ahora se usa en GPON.
XPON es el PON de próxima generación, que puede soportar velocidades de datos de hasta 10G. XPON se puede dividir en dos categorías, es decir, XG-PON1 y XG-PON2. XG-PON1 es retrocompatible con GPON, mientras que XG-PON2 es un desarrollo completamente nuevo.
La forma completa de WDM-PON es - Multiplex PON por división de longitud de onda.
En WDM-PON, se requieren diferentes longitudes de onda para diferentes ONT; cada ONT obtiene una longitud de onda exclusiva y disfruta de los recursos de ancho de banda de la longitud de onda. En otras palabras, WDM-PON funciona en una topología lógica punto a multipunto (P2MP).
La forma completa de ODSM-PON es: espectro oportunista y PON dinámico. En ODSM-PON, la red permanece sin cambios desde el CO hasta las instalaciones del usuario, excepto un cambio, que es el divisor WDM activo. Un divisor WDM estará allí entre OLT y ONT reemplazando al divisor pasivo. En ODSM-PON, el downstream adopta WDM, lo que significa que los datos hacia ONT usan diferentes longitudes de onda para diferentes ONT y en upstream y ODSN-PON adopta la tecnología dinámica TDMA + WDMA.
La siguiente tabla explica los estándares XGPON:
| Tiempo de liberación | Versión | |
|---|---|---|
| G.987 | 2010.01 | 1.0 |
| 2010.10 | 2.0 | |
| 2012.06 | 3,0 | |
| G.987.1 | 2010.01 | 1.0 |
| G.987.1Amd1 | 2012.04 | 1.0amd1 |
| G.987.2 | 2010.01 | 1.0 |
| 2010.10 | 2.0 | |
| G.987.2Amd1 | 2012.02 | 2.0amd1 |
| G.987.3 | 2010.10 | 1.0 |
| G.987.3Amd1 | 2012.06 | 1.0amd1 |
| G.988 | 2010.10 | 1.0 |
| G.988Amd1 | 2011.04 | 1.0amd1 |
| G.988Amd2 | 2012.04 | 1.0amd2 |
| Articulo | Requisito | Observación |
|---|---|---|
| Velocidad aguas abajo (DS) | Nominal 10 Gbps | |
| Velocidad ascendente (EE. UU.) | Nominal 2,5 Gbps | XG-PON con velocidad estadounidense de 10 Gbps se indica como XG-PON2. Es para estudio futuro |
| Método de multiplexación | TDM (DS) / TDMA (EE. UU.) | |
| Presupuesto de pérdidas | 29 dB y 31 dB (clases nominales) | La clase extendida es para estudio futuro |
| Proporción de división | Al menos 1:64 (1: 256 o más en la capa lógica) | |
| Distancia de fibra | 20 km (60 km o más distancia lógica) | |
| Coexistencia | Con GPON (1310/1490 nm) Con RF-Video (1550 nm) |
La siguiente tabla describe la clase de potencia óptica XG-PON.
| Clase 'Nominal1' (clase N1) | Clase 'Nominal2' (clase N2) | Clase 'Extended1' (clase E1) | Clase 'Extended2' (clase E2) | |
|---|---|---|---|---|
| Pérdida mínima | 14 dB | 16 dB | 18 dB | 20 dB |
| Perdida maxima | 29 dB | 31dB | 33 dB | 35 dB |
La siguiente tabla describe el rango de atenuación para las clases A, B y C según ITU.
| Parámetro | Unidad | Clase A | Clase B | Clase C |
|---|---|---|---|---|
| Rango de atenuación (Rec. UIT-T G.982) | dB | 5 - 20 | 10 - 25 | 15 - 30 |
La siguiente tabla explica el rango de transmisión OLT para las clases A, B y C según ITU.
| Transmisor OLT | Unidad | Clase A | Clase B | Clase C |
|---|---|---|---|---|
| Potencia media lanzada MIN | dBm | 0 | +5 | +3 |
| Potencia media lanzada MAX | dBm | +4 | +9 | +7 |
La siguiente tabla explica el alcance del receptor ONU para las clases A, B y C según la UIT.
| Receptor ONU | Unidad | Clase A | Clase B | Clase C |
|---|---|---|---|---|
| Sensibilidad mínima | dBm | -21 | -21 | -28 |
| Sobrecarga mínima | dBm | -1 | -1 | -8 |
La siguiente tabla explica el rango del transmisor ONU para las clases A, B y C según ITU.
| Transmisor ONU | Unidad | Clase A | Clase B | Clase C |
|---|---|---|---|---|
| Potencia media lanzada MIN | dBm | -3 | -2 | +2 |
| Potencia media lanzada MAX | dBm | +2 | +3 | +7 |
La siguiente tabla describe el rango del receptor OLT para las clases A, B y C según ITU.
| Receptor OLT | Unidad | Clase A | Clase B | Clase C |
|---|---|---|---|---|
| Sensibilidad mínima | dBm | -24 | -28 | -29 |
| Sobrecarga mínima | dBm | -3 | -7 | -8 |
La fibra única a partir de OLT se divide a través de divisores ópticos pasivos para servir a 64 ONT en las instalaciones del cliente. La misma fibra transporta los flujos de bits descendente (OLT hacia ONT) y ascendente (ONT hacia OLT), a saber, 2.488 Mbps / 1490 nm (ventana de 1480 - 1500nm) y 1.244 Mbps / 1310 nm (ventana de 1260-1360nm) mediante WDM (multiplexación por división de longitud de onda) para funcionamiento dúplex (bidireccional).
La misma transmisión de una sola fibra en sentido descendente desde la OLT a las ONT se difunde con una ONT que acepta solo el tráfico dirigido a ella. La transmisión ascendente es de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) con cada ONT transmitiendo a su vez.
Las señales de TV (derivadas de un Head End por satélite) se transmiten opcionalmente en una tercera longitud de onda óptica de 1550 nm en la misma fibra (o adicional) introducida en el sistema FTTx a través de un subsistema de superposición de RF. La señal CATV se puede acoplar con la señal GPON después de la amplificación por EDFA.
Las señales de RF CATV moduladas en la longitud de onda de 1550 nm. Se extrae a través de una función Demux incorporada dentro de ONT y se enruta a la conexión de servicio de plano posterior para el STB / TV.
La atenuación de potencia óptica máxima permitida entre el puerto óptico OLT y la entrada ONT es de 28 dB utilizando los denominados elementos de red óptica de Clase B. Las clases A, B y C de ODN se diferencian principalmente en la 'potencia de salida del transmisor óptico' y la 'sensibilidad del receptor óptico de tasa de bits. La clase A ofrece el presupuesto óptico mínimo y la clase C el más alto, mientras que en términos de costo ambos están en el mismo orden. Para una relación de división máxima de 1:64, las ópticas de clase B se implementan comúnmente de forma comercial.
Los siguientes puntos explican NGPON1 -
- El estándar G.987 / G.988 XGPON se lanzó en 2011.
- Estandarizó el XGPON con 2.5Gbps upstream / 10Gbps downstream.
- GPON y XGPON usan diferentes longitudes de onda para coexistir en una red.
Los siguientes puntos explican NGPON2 -
No considera ser compatible con la red ODN existente, un estándar más abierto de tecnología PON.
Se enfoca en WDM PON y 40G PON.