Descripción general de la tecnología EPON
Historia de las redes de acceso
Las redes de acceso son parte de una red de telecomunicaciones que conecta a los usuarios con sus proveedores. Históricamente, estaban hechas de cables de cobre trenzados para el acceso telefónico. Estos proveedores son conocidos como “telcos”. Otro tipo de tecnología de acceso es el servicio de televisión por cable, que se entrega a través de un cable coaxial; la televisión era el único servicio ofrecido en los primeros días.
Con el tiempo, la red de acceso se volvió capaz de ofrecer otros servicios, como datos de alta velocidad, video y voz.
-Esto creó la necesidad de más ancho de banda. Tecnologías como xDSL para telcos o DOCSIS 3.0 y 3.1 en el mundo del cable han aumentado el ancho de banda a lo largo de los años, manteniendo vivas las redes existentes. Independientemente, estas tecnologías no son suficientes para ofrecer servicios multigigabit/s a suscriptores residenciales y comerciales en la actualidad.
¡La fibra al rescate!
A diferencia de los pares de cobre trenzados o el cable coaxial, la fibra óptica es capaz de ofrecer hoy en día servicios simétricos de 10 Gbps de datos, voz y video a distancias iguales o superiores a 20 kilómetros desde una ubicación central a un suscriptor.
-Esto se conoce como servicio de Fibra hasta la x (FTTx), donde x = Hogar, Empresa, Instalaciones, etc. La fibra se puede implementar en la red de acceso local utilizando una topología punto a punto (P2P) o punto a multipunto (P2MP), con conexiones de fibra dedicadas desde el HUB a cada usuario final (suscriptor). Una forma rentable de ofrecer el servicio FTTH es con el uso de Redes Ópticas Pasivas (PON).
¿Qué es exactamente una PON?
Definición de PON（Red Óptica Pasiva）
– Es una arquitectura de red punto a multipunto, Fibra hasta las instalaciones (FTTP).
– Se llama “pasiva” porque se utilizan divisores ópticos sin alimentación para permitir que una sola fibra óptica sirva a múltiples instalaciones, típicamente de 16 a 128.
– Consiste en Terminales de Línea Óptica (OLT) y más de una Unidad de Red Óptica (ONU) y se conecta a través de la Red de Distribución Óptica (ODN).
– La ODN es una red de acceso óptico sin dispositivos electrónicos activos entre OLT y ONU.
Componentes en una red PON
Tecnologías PON
Diferentes grupos de estándares crearon diferentes estándares PON:
¿Qué es EPON？
• EPON（Ethernet Passive Optical Network） fue inicialmente elegido por los MSO como la arquitectura PON preferida basada en varios factores de alto nivel:
– Protocolo simple basado en Ethernet Framing en lugar de la especificación GPON (ATM) más costosa y complicada, lo que afecta los precios futuros
– Impulso ya realizado hacia un modelo de aprovisionamiento basado en DOCSIS
– La especificación 10G se completó en 2009, con productos disponibles hoy en día
• En colaboración con CableLabs, los MSO han pasado más de 5 años trabajando con proveedores contribuyentes para desarrollar especificaciones para el aprovisionamiento DOCSIS de EPON (DPoE). DPoE se centra en los siguientes conceptos:
– Interoperabilidad de múltiples proveedores
– Funcionalidad de servicios Metro Ethernet para servicios comerciales
– Servicio residencial IP/HSD multigigabit
– Capaz de aprovisionar millones de dispositivos
– Uso de los sistemas de back office MSO existentes
• El aprovisionamiento simplificado y las velocidades de la red de acceso de 10 Gbps son diferenciadores clave para los MSO frente a los proveedores de servicios existentes y nuevos.
• Minimiza la implementación de fibra y el número de transceptores en el campo en comparación con CWDM (menor CAPEX).
• No hay dispositivos activos en el campo (menor OPEX).
EPON como arquitectura de acceso de fibra universal
• Todos los tipos de servicio
– Residencial
– Empresas
– Backhaul celular
• Todas las configuraciones
– MDU/MTU
– FTTH
– FTTC/FTTN
• Todas las velocidades de datos
– 1 Gb/s (802.3ah 2004)
– 10/1 y 10/10 (802.3av 2009)
• Todos compatibles en el mismo
• planta exterior (ODN)
Hoja de ruta de la tecnología EPON
Evolución estándar de EPON:
– 802.3ah: especificación 1G/1G (2004)
– 802.3av: especificación 10G/10G (2009)
– DPoEv1: Aprovisionamiento DOCSIS sobre EPON (2011)
– DPoEv2: (2012)
– SIEPON: Interoperabilidad de servicios en redes pasivas Ethernet (2013)
– NG-EPON: IEEE ya está trabajando en la próxima generación de EPON para velocidades de 40 o 100 Gbps.
Componentes EPON
Un sistema EPON típico se compone de un OLT, varias ONUs y una ODN.
– El OLT (Terminal de Línea Óptica) reside en los centros de los MSO, o a veces en una MDU, conecta la red de acceso óptico al núcleo. Los OLT pueden ser un conmutador o enrutador y contienen interfaces EPON. Es el equivalente óptico de un CMTS.
– La ONU (Unidad de Red Óptica) se encuentra en la ubicación del usuario final (instalaciones del cliente), tiene un transceptor óptico y proporciona servicios como voz, datos y video. Es el equivalente óptico de un módem por cable.
– La ODN (Red de Distribución Óptica) conecta el OLT y la ONU. En la ODN, una fibra transporta las señales DS y US utilizando WDM. Luego, las fibras se dividen para servir a las ONU individuales. El divisor óptico es un dispositivo pasivo simple.
Longitudes de onda US/DS EPON
Un sistema EPON utiliza la multiplexación por división de longitud de onda (WDM) para lograr la comunicación bidireccional en una sola fibra.
Modelos de arquitecturas EPON
-La topología de árbol (a) se utiliza típicamente en China, EE. UU. y Europa para clientes residenciales y comerciales sin requisitos de capa física de resiliencia
-La topología de bus (b) se utiliza típicamente en Japón (donde la mayor parte de la fibra se implementa en una arquitectura de tipo bus aéreo)
-La topología de anillo (c) se utiliza típicamente para redes con alta resiliencia (protección de árbol/tronco bajo SIEPON)
-El protocolo EPON funciona en cualquier arquitectura ODN (red de distribución óptica)
Niveles de potencia óptica
802.3ah (1Gig EPON)
Transceptores 1000BASE-PX20
OLT:
• Longitud de onda TX: 1480 a 1500 nm
• TX: +2 a +7dBm
• RX: -6 a -27dBm
ONU:
• Longitud de onda TX: 1260 a 1360 nm
• TX: -1 a +4dBm
• RX: -3 a -24dBm
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802.3av (10Gig EPON)
Transceptores 10GBASE–PR–D3
OLT:
• Longitud de onda TX: 1575 a 1580 nm
• TX: +2 a +5dBm
• RX: -6 a -28dBm
ONU:
• Longitud de onda TX: 1260 a 1280 nm
• TX: +4 a +9dBm
• RX: -10 a -28.5dBm
Tráfico de bajada
El OLT transmite datos a cada ONU
• Las ONUs reciben un ID de enlace lógico (LLID) al registrarse (puede haber más de un LLID). Esto es similar a un módem por cable que recibe un par de flujos de servicio (US/DS) en DOCSIS.
• La ONU solo reenvía el tráfico a su propio conjunto de LLID activos.
• Para transmitir datos a todas las ONUs, el OLT utiliza TDM (Multiplexación por división de tiempo)
Tráfico de subida
• Durante el registro de la ONU, el OLT calcula el retardo de tiempo (distancia) desde la ONU y le indica que ajuste sus parámetros de transmisión.
• Cada ONU solo transmite durante las ranuras de tiempo asignadas desde el OLT
• La transmisión de cada ONU llega al OLT sin colisiones
• Para proporcionar acceso múltiple a un solo enlace de fibra para todas las ONUs conectadas, se implementa la arquitectura de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) para el canal de subida