Redes Ópticas Pasivas

La demanda de redes de banda ancha está experimentando un crecimiento tal que conlleva una ampliación casi constante de las capacidades de las infraestructuras de banda ancha. Cada vez más, la fibra óptica hasta el hogar está siendo más demandada y los usuarios son más exigentes con la calidad del servicio que reciben.
    
El despliegue de las redes de telecomunicaciones que transportan los datos, sin embargo, requieren una gran inversión por parte de las operadoras. Por ello se han popularizado en los últimos años las redes ópticas pasivas (PON), que permiten desplegar redes de fibra hasta el hogar sin la necesidad de componentes pasivos intermedios entre la central y la casa del usuario. En concreto las redes GPON están ganando creciente popularidad entre los despliegues de redes de fibra hasta el hogar.

Redes GPON

GPON (Red Óptica Pasiva con Capacidad de Gigabit) es el protocolo PON más extendido en las redes FTTH de Europa y Estados Unidos. Fue aprobado en 2003-2004 por la ITU-T bajo las recomendaciones G.984.1, G.984.2, G.984.3, G.984.4 y G.984.5.

El estándar permite a las redes GPON dar servicio a hasta 128 usuarios en una misma red y extenderla hasta un máximo de 60Km. Sin embargo, la propia filosofía de abaratamiento de costes de las redes ópticas pasivas se traslada también al abaratamiento del coste de los equipos, especialmente en los equipos de usuario, que deben ser asequibles al mercado para que las operadoras puedan conseguir el máximo número de clientes y rentabilizar el despliegue de la red. Al ser equipos de coste limitado, la sensibilidad que admiten para la señal óptica está limitada y por ello se necesitan regeneradores GPON para maximizar el alcance de la seña, tanto en kilómetros como en usuarios potenciales.

Trunking y agregación de enlaces

Siguiendo la misma política de reducción los costes en el despliegue de las redes de fibra hasta el hogar (FTTH), se han desarrollado diferentes tecnologías para permitir que una misma fibra pueda transmitir diferentes canales de información mediante multiplexación en diferentes longitudes de onda (xWDM). Esta forma de agregación de enlaces sobre un mismo canal de transmisión se conoce también como trunking.

Multiplexación WDM

WDM (Wavelenght-Division Multiplexing) es una de las formas de poder transmitir más de una señal óptica por una sola fibra óptica. Un sistema WDM consta de equipos multiplexores/demultiplexores en cada uno de los extremos de la fibra. Estos equipos permiten modular la señal en diferentes longitudes de onda y mandarlas por la fibra. En el otro extremo, otro equipo separará las diferentes longitudes de onda y las procesará de manera individual.

Las soluciones WDM han llegado a ser muy populares entre los operadores de telecomunicaciones, ya que permiten multiplicar la capacidad de un enlace de fibra óptica sin tener que cambiar o ampliar la instalación e cable de fibra óptica, sino simplemente cambiando los equipos multiplexores de los extremos de la misma.

Trunk-PON y la disminución de centrales y fibras ópticas

En la actualidad, el despliegue GPON se está llevando a cabo en aquellas áreas donde se puede asegurar una masa potencial de clientes que haga rentable el despliegue. Para dar servicio en estas áreas se han equipado a las centrales con OLTs y se ha hecho un despliegue de fibra óptica hasta la casa o el vecindario del usuario final. Por otro lado puede ser deseable dar cobertura GPON a urbanizaciones o núcleos urbanos cercanos en los que puede haber una posible población de usuarios que demanden un servicio FTTH.

 

Esta situación se hace más frecuente por el hecho de que GPON se están convirtiendo en la tecnología de transporte utilizada para dar conectividad a las estaciones base inalámbricas de tercera generación. Sin embargo, existe el problema de que estos núcleos urbanos están conectados al núcleo principal por medio de una red de transporte que posiblemente no tenga el ancho de banda suficiente como para poder dar servicio a varias redes GPON en la nueva comunidad, ya que fue dimensionada para dar cobertura ADSL.  

En ese caso, la inversión necesaria podría no hacer rentable el despliegue: instalar una nueva central con equipamiento de cabecera GPON en cada nueva localidad (lo que implica adquisición de local, acondicionamiento, costes de mantenimiento, instalación eléctrica y de red inicial, etc.) más los tendidos adicionales de fibra óptica para conectar todo el tráfico de la nueva PON a la red principal.

 

 
¿Qué es la solución Trunk-PON? Utilizando tecnología WDM, compartir una fibra óptica para transportar más de una red GPON a la vez. Los beneficios son directos:

•    Por un lado se reducen los costes de tendido de fibra al compartirse entre varias redes
•    Por otro lado, se reducen los costes en equipos y planta al poder concentrar la equipación GPON en un conjunto de centrales seleccionadas. (Menor infraestructura de alimentación, refrigeración y transporte).

 
¿Cuál es el rol de GPON-Extender en Trunk PON? GPON-Extender es una solución de Reach Extending basada en SFPs intercambiables y coloreables. Utilizando diferentes combinaciones de SFPs de frecuencias no convencionales y filtros WDM, podemos utilizar GPON-Extenders para crear redes GPON WDM basadas en Trunk PON. Como beneficio extra, la distancia alcanzable por la red PON se ve multiplicada por la regeneración de señal propia de este equipo.

 

Trunk-PON y over-splitting

Otro de los principales problemas que existen ahora mismo con las redes de fibra hasta el hogar es la demanda no uniforme que tienen en el mercado residencial. Por ello, para poder asegurar un número de usuarios potencial máximo y poder así cubrir los costes de despliegue y mantenimiento de la red, estas deben cubrir una gran extensión y el máximo número de usuarios que permite el estándar.

Para ampliar el alcance de las redes GPON al máximo permitido por el estándar se utilizan equipos regeneradores GPON como el GPON-Extender 1:1 o el GPON-Extender 1:4. Estos equipos hacen posible que la red GPON llegue hasta un máximo de 60 kilómetros y 128 usuarios.

Sin embargo, en estas distancias es posible que el número de 128 usuarios no sea suficiente. Por ello, y pese a que el estándar GPON define una longitud de onda para la transmisión de los datos, se pueden llegar a utilizar lambdas no convencionales y multiplexarlas en una sola  fibra óptica mediante WDM. De esta forma podemos tener N redes GPON y un número de usuarios 128xN.

 

 
Este tipo de configuraciones es posible en el equipo regenerador GPON GPON-Extender 1:4 gracias a que cuenta con módulos ópticos SFP (small form-factor pluggable) extraíbles, se puede configurar el equipo para lambdas no convencionales, con lo que puede colocarse uno para cada longitud de onda después del demultiplexor WDM.

Además, al regenerar la señal en 4 salidas se gana un nivel de división óptica adicional, reduciendo el budget óptico de la red y maximizando tanto la distancia como el número de usuarios que pueden acceder a la red GPON.