Arquitectura FTTX / Gpon

La tecnología FTTX esta principalmente diseñada para la distribución de acceso a internet por las operadoras de telecomunicaciones, partiendo de una arquitectura que comparte una misma fibra para múltiples usuarios.

La tecnología FTTX propone la utilización de fibra óptica hasta el punto del usuario o cliente de fibra (usuario final). La red principal entre la central y el nodo de distribución (Splitter) utiliza una fibra compartida, la red de acceso entre el nodo de distribución (Splitter) y el abonado se realiza ramificada con una fibra óptica a cada usuario, una red óptica pasiva (del inglés Passive Optical Network, PON) es una red que usa una estructura arborescente con una fibra en el lado de la red de acceso y varias ramificaciones de fibras en el lado del cliente.

Esta arquitectura basada en divisores opticos pasivos se definen como un sistema que no tiene elementos electrónicos activos en el bucle y cuyo elemento principal es el dispositivo divisor de haz (splitter), el cual divide el haz entrante y lo distribuye hacia múltiples fibras o en sentido contrario los combina dentro de una misma fibra. La filosofía de esta arquitectura se basa pues en la compartición del segmento óptico entre los diferentes terminales, de forma que se pueda reducir el número de fibras ópticas. Así, por ejemplo, mediante un splitter óptico, una señal se puede trasmitir desde una fuente a múltiples usuarios.

Divisor óptico (Splitter) pasivo, con entrada (DOWNSTREAM) de una fibra óptica y salida dividida en 32 fibras ópticas o entrada (UPSTREAM) de 32 fibras y salida de una fibra

Estándares FTTX / GPON

A finales de los años 90 se empezó a desarrollar la tecnología PON (Passive Optical Network) y dio lugar a varios estándares como APON, BPON, EPON y GPON, el que utilizan actualmente las operadoras es el estándar GPON

GPON proviene del acrónimo inglés “Gigabit-capable Passive Optical Network” y quiere decir “Red Óptica Pasiva con Capacidad Gigabit”.

GPON ha ido evolucionando con el tiempo y son un conjunto de recomendaciones (G.984.x del ITU-T) que describe las técnicas para encapsular la información, cómo gestionar la red, cómo transportarla, etc., …

El enlace en una conexión GPON se hace mediante un dispositivo que se encuentra en la centralita de la operadora telefónica llamado OLT (Optical Line Terminal) y el dispositivo que se coloca en nuestra casa llamado ONT (Optical Node Terminal), también al ONT se le puede denominar ONU (Optical Network Unit).

Equipo de distribución inicial OLT

Tx / Rx

Como sabemos, un transceptor SFP Ethernet común es generalmente con dos puertos, uno es el puerto TX que se utiliza para transmitir la señal, y el otro es el puerto RX que se utiliza para recibir señales.

A diferencia del transceptor SFP Ethernet común, el transceptor BiDi SFP (GPON) solo tiene un puerto que utiliza un acoplador WDM integral para transmitir y recibir señales en una fibra de un solo hilo. De hecho, el BiDi SFP (GPON) compacto trasmite y luego recibe no tiene la capacidad de realizar dicha función simultáneamente.

Multiplexacion WDM

La multiplexación consiste en combinar dos o más canales de información en uno solo. Hay muchos tipos de multiplexación pero GPON utiliza WDM (Wavelength División Multiplexing) y quiere decir multiplexación por división de longitud de onda, es decir, multiplexa o superpone varias longitudes de onda en una sola fibra usando un haz de luz láser o LED.

WDM es bidireccional y los datos de subida (upstream) y los de bajada (downstream) comparten la misma fibra pero no simultáneamente.

Downstream en FTTX / GPON

• Los paquetes son transmitidos desde el OLT en modo broadcast TDM (Time Division Multiplexing) a todas las ONT por la misma F.O.
• En TDM siempre se está emitiendo con un periodo temporal fijo, independientemente de que haya datos disponibles o no que enviar.
• Todos los datos se transmiten a todas las ONTs y los splitters se limitan a replicar los datos por todas las F.O.
• Cada ONT filtra los datos y se queda sólo con los que van dirigidos a su usuario. El resto de los datos son desechados porque corresponden a otros abonados.
• Los datos van cifrados para que una ONT no pueda leer los datos de otro usuario dado que a cada ONT le llega la información del resto de ONT.

Trama de datos enviada para una ONT especifica, pero que se envía a todas las ONT.

Upstream en FTTX / GPON

• Los paquetes son enviados por el ONT en modo TDMA (Time División Múltiple Access).
• Los datos van desde el ONT de cada abonado al OLT de la operadora escalonadamente.
• Los datos de todos usuarios se juntan en el splitter compartiendo la misma F.O.
• En TDMA el ONT sólo transmite cuando es necesario para que no se produzcan colisiones al enviar los datos al OLT.
• El OLT es el que indica al ONT cuándo debe emitir para que no se produzcan estas colisiones y debe saber la distancia de todas las ONT para tener en cuenta el tiempo de llegada de cada una dado que no se puede trasmitir y recibir simultáneamente por una única F.O.
• Los paquetes de datos emitidos desde la ONT hacia la OLT son Multiplexados y se trasmiten escalonadamente desde cada ONT.

Estructura final sistema FTTX / GPON