¿Cuál es la diferencia entre las redes de fibra óptica EPON y GPON?

EPON y GPON son versiones populares de las redes ópticas pasivas (PON). Estas redes de fibra óptica de corto alcance se utilizan para el acceso a Internet, la transmisión de voz sobre protocolo de Internet (VoIP) y la transmisión de televisión digital en áreas metropolitanas. Otros usos incluyen conexiones de retorno para estaciones base celulares, puntos de acceso Wi-Fi e incluso sistemas de antenas distribuidas (DAS). Las principales diferencias entre ellas radican en los protocolos utilizados para las comunicaciones de bajada y subida.

 

Una PON es una red de fibra óptica que utiliza únicamente fibra y componentes pasivos como divisores y combinadores, en lugar de componentes activos como amplificadores, repetidores o circuitos de conformación. Estas redes son mucho más económicas que las que utilizan componentes activos. Su principal desventaja es su menor alcance de cobertura, limitado por la intensidad de la señal. Mientras que una red óptica activa (AON) puede cubrir un alcance de hasta unos 100 km (62 millas), una PON suele limitarse a tendidos de fibra óptica de hasta 20 km (12 millas). Las PON también se denominan redes de fibra hasta el hogar (FTTH).

 

El término FTTx se utiliza para indicar la distancia de un tendido de fibra. En FTTH, x significa hogar. También se le puede llamar FTTP o fibra hasta las instalaciones. Otra variación es FTTB, que significa fibra hasta el edificio. Estas tres versiones definen sistemas donde la fibra se extiende desde el proveedor de servicios hasta el cliente. En otras formas, la fibra no se extiende hasta el cliente. En su lugar, se extiende hasta un nodo provisional en el vecindario. Esto se llama FTTN, que significa fibra hasta el nodo. Otra variación es FTTC, o fibra hasta la acera. En este caso, la fibra tampoco llega hasta el hogar. Las redes FTTC y FTTN pueden utilizar la línea telefónica de cobre de par trenzado sin blindaje (UTP) del cliente para extender los servicios a un menor costo. Por ejemplo, una línea ADSL rápida transporta los datos de fibra a los dispositivos del cliente.

 

La configuración típica de una PON es una red punto a multipunto (P2MP) donde un terminal de línea óptica (OLT) central, ubicado en las instalaciones del proveedor de servicios, distribuye el servicio de televisión o internet a entre 16 y 128 clientes por línea de fibra (véase la figura). Los divisores ópticos, dispositivos ópticos pasivos que dividen una única señal óptica en múltiples señales iguales pero de menor potencia, distribuyen las señales a los usuarios. Una unidad de red óptica (ONU) termina la PON en el domicilio del cliente. La ONU suele comunicarse con un terminal de red óptica (ONT), que puede ser una caja independiente que conecta la PON a televisores, teléfonos, ordenadores o un router inalámbrico. La ONU/ONT puede ser un solo dispositivo.

 

En el método básico de operación para la distribución descendente en una longitud de onda de luz desde la OLT a la ONU/ONT, todos los clientes reciben los mismos datos. La ONU reconoce los datos dirigidos a cada usuario. Para la transmisión ascendente de la ONU a la OLT, se utiliza una técnica de multiplexación por división de tiempo (TDM), donde a cada usuario se le asigna una ranura de tiempo en una longitud de onda de luz diferente. Con esta configuración, los divisores actúan como combinadores de potencia. Las transmisiones ascendentes, denominadas operaciones en modo ráfaga, se producen aleatoriamente a medida que un usuario necesita enviar datos. El sistema asigna una ranura según sea necesario. Dado que el método TDM implica la participación de varios usuarios en una sola transmisión, la velocidad de datos ascendentes siempre es menor que la velocidad descendente.

 

GPON

 

A lo largo de los años, se han desarrollado diversos estándares PON. A finales de la década de 1990, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) creó el estándar APON, que utilizaba el Modo de Transferencia Asíncrono (ATM) para la transmisión de paquetes a larga distancia. Dado que el ATM ya no se utiliza, se creó una versión más reciente denominada PON de banda ancha o BPON. Designado como UIT-T G.983, este estándar proporcionaba 622 Mbits/s de bajada y 155 Mbits/s de subida.

 

Aunque BPON aún se puede utilizar en algunos sistemas, la mayoría de las redes actuales utilizan GPON (Gigabit PON). El estándar ITU-T es G.984. Ofrece 2488 Gbit/s de bajada y 1244 Gbit/s de subida.

 

GPON utiliza multiplexación por división de longitud de onda (WDM), lo que permite usar una sola fibra para datos tanto de bajada como de subida. Un láser con una longitud de onda (λ) de 1490 nm transmite los datos de bajada. Los datos de subida se transmiten con una longitud de onda de 1310 nm. Si se distribuye televisión, se utiliza una longitud de onda de 1550 nm.

 

Mientras que cada ONU obtiene la velocidad de descarga completa de 2,488 Gbits/s, GPON utiliza un formato de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) para asignar un intervalo de tiempo específico a cada usuario. Esto divide el ancho de banda de modo que cada usuario reciba una fracción, por ejemplo, de 100 Mbits/s, según la asignación del proveedor de servicios.

 

La velocidad de subida es inferior a la máxima porque se comparte con otras ONU en un esquema TDMA. La OLT determina la distancia y el retardo de cada suscriptor. Posteriormente, el software proporciona una forma de asignar intervalos de tiempo a los datos de subida para cada usuario.

 

La proporción típica de una sola fibra es de 1:32 o 1:64. Esto significa que cada fibra puede dar servicio a hasta 32 o 64 suscriptores. En algunos sistemas, se pueden alcanzar proporciones de hasta 1:128.

 

En cuanto al formato de datos, los paquetes GPON pueden procesar paquetes ATM directamente. Cabe recordar que ATM empaqueta todo en paquetes de 53 bytes, con 48 para datos y 5 para la sobrecarga. GPON también utiliza un método de encapsulación genérico para transportar otros protocolos. Puede encapsular Ethernet, IP, TCP, UDP, T1/E1, vídeo, VoIP u otros protocolos según lo requiera la transmisión de datos. El tamaño mínimo de paquete es de 53 bytes y el máximo de 1518. El cifrado AES se utiliza solo en sentido descendente.

 

La última versión de GPON es una versión de 10 Gigabits llamada XGPON o 10G-PON. A medida que aumenta la demanda de servicios de video y televisión OTT (over-the-top), aumenta la necesidad de aumentar las velocidades de línea para gestionar la gran cantidad de datos de video de alta definición. XGPON cumple este propósito. El estándar de la UIT es G.987.

 

La velocidad máxima de XGPON es de 10 Gbits/s (9,95328) de bajada y 2,5 Gbits/s (2,48832) de subida. Se utilizan diferentes longitudes de onda WDM: 1577 nm de bajada y 1270 nm de subida. Esto permite que el servicio de 10 Gbits/s coexista en la misma fibra con GPON estándar. La división óptica es de 1:128 y el formato de datos es el mismo que el de GPON. El alcance máximo sigue siendo de 20 km. XGPON aún no se ha implementado ampliamente, pero ofrece una excelente opción de actualización para proveedores de servicios y clientes.

 

La mayoría de las redes PON se configuran así. El número de divisores y niveles de división varía según el proveedor y el sistema. Las relaciones de división suelen ser de 1:32 o 1:64, pero podrían ser mayores.