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fibra óptica
Red ISP

Una visión general de la red de acceso FTTH con GPON

Una visión general de la red de acceso FTTH con GPON

Oficial de FS 2018-11-06

La red de acceso FTTH basada en la red óptica pasiva (PON, por sus siglas en inglés) es una arquitectura de red de punto a multipunto de fibra hasta instalaciones en la que se utilizan divisores ópticos sin alimentación para permitir que una única fibra óptica sirva para varias instalaciones, de 32 a 128. La red FTTH utiliza la baja atenuación y el alto ancho de banda de la fibra monomodo para proporcionar un ancho de banda mucho mayor que el disponible actualmente con las tecnologías de banda ancha existentes.

Componentes de la red de acceso FTTH con GPON

La terminal de línea óptica, los divisores ópticos, cable de fibra óptica y la terminal de red óptica son los princiaples componentes de la red de acceso FTTH con GPON.

OLT (Terminal de línea óptica)

La terminal de línea óptica es el elemento principal de la red, ya que es el motor que impulsa el sistema FTTH. Esta generalmente se instala en la oficina central, encargándose de la programación del tráfico, el control del búfer y la asignación de ancho de banda entre otras funciones. Por lo general, la OLT funciona con alimentación de CC redundante y tiene al menos 1 tarjeta de línea para Internet entrante, 1 tarjeta de sistema para la configuración a bordo y 1 o varias tarjetas GPON: siendo estas una serie de puertos GPON.

Splitter(Divisor) óptico

El splitter óptico divide la potencia de la señal. Es decir, cada enlace de fibra que entra al splitter puede dividirse en un número dado de fibras a su salida. Normalmente, tres o más niveles de fibras corresponden a dos o más niveles de splitters, permitiéndo así que muchos usuarios compartan cada fibra. El splitter óptico pasivo tiene un amplio rango de longitud de onda de operación, baja pérdida y uniformidad de inserción, dimensiones mínimas, alta fiabilidad y una política de protección y supervivencia de red compatible.

ONT (Terminal de red óptica)

La ONT es la utilizada en las instalaciones del cliente. Esta está conectada a la OLT por medio de fibra óptica y no tiene elementos activos presentes en el enlace. En GPON, el transceptor en la ONT es la conexión física entre las instalaciones del cliente y la oficina central OLT.

Arquitectura de la red de acceso FTTH con GPON

Con una topología de árbol, GPON maximiza la cobertura con un mínimo de divisiones de red, reduciendo así la potencia óptica. Una red de acceso FTTH consta de cinco áreas: un área de red central, una de la oficina central, una de alimentación, una de distribución y un área de usuario (consulte la imagen a continuación).

Núcleo de red

El núcleo de red incluye el equipo ISP del proveedor de servicios de Internet, PSTN, red telefónica commutada por sus siglas en inglés, (commutación de paquetes o la commutación heredada de circuitos) y el equipo del proveedor de televisión por cable.

Oficina central

La función principal de la oficina central es alojar las OLT y ODF (marcos de distribución óptica) y proporcionar la alimentación necesaria. A veces, esta incluso puede incluir algunos de los componentes del núcleo de red.

Red de alimentación

La red de alimentación se extiende desde la ODF, en la oficina central, hasta los puntos de distribución. En estos puntos, que normalmente se tratan de cajas para empalme y derivación situadas en la calle, llamadas marcos de interrupción de la fibra, FDT por sus siglas en inglés, es en donde se suelen situar los divisores de nivel 1. El cable de alimentación generalmente se conecta como una topología de anillo a partir de un puerto GPON y con una terminación en otro puerto GPON para así poder proporcionar protección de tipo B , tal y como se muestra en la imagen de arriba.

Red de distribución

El cable de distribución conecta el switch de nivel 1 (dentro de la caja de distribución, FDT por sus siglas en inglés) con el divisor de nivel 2. El divisor de nivel 2 se encuentra normalmente en una caja terminal para fibra óptica, CTO, montada en un poste y normalmente situada en la entrada del vecindario.

Área de usuario

En el área del usuario, los cables de derivación se utilizan para conectar el splitter de nivel 2, que se encuentra dentro de la caja terminal, a las instalaciones del suscriptor. Para facilitar el mantenimiento, por lo general, el cable de derivación aéreo termina en la entrada de la casa del suscriptor en una caja terminal (TB por sus siglas en inglés ). A partir de ahí se utilizaría un cable de derivación de interior que conectaría esta caja terminal con la caja terminal de acceso (ATB por sus siglas en inglés) instalada dentro de la casa. Para finalizar, un cable de conexión conectaría la ONT con la ATB.

Presupuesto de potencia óptica y análisis de costos de la red FTTH de GPON

Presupuesto de pérdida de GPON

La red PON está compuesta típicamente por las terminales OLT y ONU, así como por otros medios de transmisión óptica, como cables de fibra y conectores, señalados anteriormente. La pérdida de enlace puede ser causada por estos componentes (cable, conectores, cables de conexión, empalmes, acopladores y splitters). Es muy importante tener en cuenta la pérdida de enlace a la hora de diseñar una red de acceso óptico. En la siguiente tabla se muestra el presupuesto del enlace, el cual incluye todos los componentes ópticos presentes entre la OLT y la ONU.

Tabla 1. Presupuesto de pérdida en el sistema GPON

Ancho de banda(nm) Artículos Pérdida(dB)
1310 Pérdida óptica mínima 13
1310 Pérdida óptica máxima 28
1490 Pérdida óptica mínima 13
1490 Pérdida óptica máxima  28

Presupuesto de energía en GPON

a potencia del transmisor y la sensibilidad del receptor son dos parámetros que influyen en el rango de la red de acceso. ¿Cómo se calcula el presupuesto de potencia? La fórmula es "P = FCA * L + SL + Penalizaciones". P representa el presupuesto de energía y FCA, la atenuación del cable de fibra en dB / m. L es la distancia y SL es una pérdida del splitter. Las penalizaciones representan una pérdida adicional, como el empalme y los conectores. La siguiente tabla muestra el presupuesto de energía requerido para diferentes configuraciones de GPON.

Tabla 2. El presupuesto mínimo de potencia para diferentes configuraciones GPON

ONUs L (km ) Longitud de onda(nm) FCA (dB/m) SL (dB) Pérdida (dB) Presupuesto de potencia requerido(dB)
16 10 1310 0.4 14.5 2.5 21
16 20 1550 0.3 14.5 2.5 23
32 10 1310 0.4 17 2.5 23.5
32 20 1550 0.3 17 2.5 23.5

Ahora vamos a calcular el rango de un sistema de red. Supongamos que: el presupuesto de potencia es de aproximadamente 23 dB; se utiliza un cable de fibra monomodo que opera a la longitud de onda de 1550 nm, que la SL es de 14 dB, que hay dos empalmes mecánicos (0.5 dB / por empalme) y dos conectores (0.5 dB / por conector). En este caso, el rango máximo de la red se podría calcular como (23-14-2 * 0.5-2 * 0.5) /0.3≈23km.

Conclusión

GPON es la más compleja de todas las redes PON. GPON tiene los beneficios de ahorrar costo en reemplazos, adiciones y otros cambios; bajo precio por puerto en componentes pasivos y una instalación fácil y de bajo costo. Con esto, GPON está ganando cada vez más entre las diversas y constantemente cambiantes aplicaciones tecnológicas.


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