Principios de GPON
Contenido
• Conceptos Básicos de PON
• Estándares de GPON
• Tecnologías claves de GPON
• Servicios Básicos sobre redes GPON
• Conceptos Básicos de PON
• Estándares de GPON
• Tecnologías claves de GPON
• Servicios Básicos sobre redes GPON
¿Qué es PON?
Passive Optical Network
Passive Optical
Splitter
Optical
Line
Terminal
ONU
ONU
PSTN
Internet
OLT
Passive Optical
Splitter
ONU
CATV
•
•
Optical
Network
Unit
PON es el acrónimo ingles para Red Óptica Pasiva, que hace referencia a redes
de acceso punto a punto o punto-multipunto, donde no se utilizan elementos
activos para distirbuir los datos
Toda red PON contiene 3 elementos básicos:
• Equipo Central Óptico (OLT, por sus siglas en inglés)
• Equipo Terminal Óptico (ONU/ONT, por sus siglas en inglés)
• Divisor Óptico Pasivo (Splitter).
Justificación de las tecnologías PON
<1Mbps
Access
Technology
Coverage
diameter
Service
requirements
2002
3M
8M
100M
25M
BW
ADSL/ADSL2+
VDSL2
PON
Copper Based
Copper Based
Fiber Based
<3km
<2km
~5km
<1km
VoD
HDTV
Gaming
Internet
Video conference
Remote control
2003
3D
UHDTV (4K)
VR
2006
2016
Time
•
Los servicios de acceso en fibra permiten un ancho de banda superior al
proporcionado por las actuales tecnologías sobre par de cobre (ADSL2+,
VDSL2). Esto permite brindar servicios de alta demanda de datos, tales como
IPTV o streaming en calidad UltraHD
•
Los servicios de acceso en fibra tienen un alcance mucho mayor (hasta 20 km),
lo que permite la implementación del servicio con un número menor de centrales
•
El ancho de banda suministrado no es afectado por la distancia, por lo que el
usuario mas alejado de la central puede disfrutar del ancho de banda de la
misma forma que un usuario mas cercano al origen
Tipos de redes PON
• APON: ATM Passive Optical Network
• BPON: Broadband Passive Optical Network
• EPON (GE-PON): Ethernet Passive Optical Network
• GPON: Gigabit-capable Passive Optical Network
• XGPON (NG-PON1): 10-Gigabit-capable Passive Optical
Network
• WDM- PON (NG-PON2): 40-Gigabit-capable Passive Optical
Network
Comparación entre GPON y EPON
GPON
EPON
Standard
ITU.T
IEEE
Rate
2.488G/1.244G
1.25G/1.25G
Split ration
1:64~1:128
1:16~1:32
Data encapsulation
GEM/ATM
Ethernet
Broadband efficiency
92%
72%
DBA
Standard format
Defined by vendors
TDM support
CESoP / Native
CESoP
ONT interconnectivity
OMCI
None
OAM
Powerful
Weak, extended by vendors
Application mode
Multi-service/ FTTx
Pure data service
mode
Principios de GPON – Multiplexación
GPON utiliza multiplexación por división de longitud de onda (WDM, por sus siglas en
inglés, lo que permite una comunicación bi-direccional sobre un hilo único de fibra.
1490nm
1310nm
Para separar las señales de los múltiples usuarios sobre un medio de transmisión común,
se utilizan dos mecanismos de multiplexación:
– En el tráfico de bajada hacia los usuarios, los paquetes se transmiten en forma
de difusión, donde la información llega a todos los usuarios
– En el tráfico de subida desde los usuarios, los paquetes se transmiten
mediante TDMA (multiplexación de tiempo).
Principios de GPON – Tráfico de bajada
 Modo Broadcast. El tráfico es transmitido del OLT y recibido por
todos los terminales conectados a ese puerto
Principios de GPON – Tráfico de subida
• Modo TDMA. Cada ONU envía información en un momento dado.
El OLT controla el envío de datos de cada ONU
Arquitecturas de Redes de Acceso
Customer
Premise
CO
BA
DSLAM
xDSL 2~20Mbps
ODN
FTTC
3.5-5km
Curb
OLT
MDU
Multi-Dwelling Unit
FTTB
OLT
ONU
FTTH
OLT
ONT
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Estándares de GPON
Estos estándares fueron aprobados por la ITU-T en el año 2004
ITU-T G.984.1
• Características Generales
(Definición de términos, modelo referencial, modos de protección)
ITU-T G.984.2
• Especificación de la capa dependiente de los medios físicos
(Parámetros de ODN, anchos de banda de subida y bajada)
ITU-T G.984.3
• Especificación de la capa de convergencia de transmisión
(DBA, registro y activación de ONU’s)
ITU-T G.984.4
• Especificación de la interfaz de control y gestión de la terminación de red óptica
(OMCI: Principios, formato de mensajes)
Estándares de XG-PON
Estos estándares fueron aprobados por la ITU-T en el año 2010
ITU-T G.987.1
• Características Generales
(Definición de términos, modelo referencial, modos de protección)
ITU-T G.987.2
• Especificación de la capa dependiente de los medios físicos
(Parámetros de ODN, anchos de banda de subida y bajada)
ITU-T G.987.3
• Especificación de la capa de convergencia de transmisión
(DBA, registro y activación de ONU’s)
ITU-T G.988
• Especificación de la interfaz de control y gestión de la terminación de red óptica
(OMCI: Principios, formato de mensajes)
Estándares de XG-PON2
Estos estándares fueron aprobados por la ITU-T en el año 2015
ITU-T G.989.1
• Características Generales
(Definición de términos, modelo referencial, modos de protección)
ITU-T G.989.2
• Especificación de la capa dependiente de los medios físicos
(Parámetros de ODN, anchos de banda de subida y bajada)
ITU-T G.989.3
• Especificación de la capa de convergencia de transmisión
(DBA, registro y activación de ONU’s)
ITU-T G.988
• Especificación de la interfaz de control y gestión de la terminación de red óptica
(OMCI: Principios, formato de mensajes)
Configuración de Referencia GPON
ONU
Optical Network Unit
ONT
Optical Network Terminal
ODN
Optical Distribution Network
OLT
Optical Line Terminal
WDM
Wavelength Division Multiple Module (No obligatorio)
NE
Network Element. Se refiere a elementos de red que funcionen en logitudes de onda
diferentes a las del servicio GPON
SNI
Service Nerwork Interface
UNI
User Network Interface
S
Punto de conexión óptico previo al OLT
R
Punto de conexión óptico previo al ONU/ONT
Modos de protección GPON – Tipo B
Protección Tipo B

En esta solución el OLT utiliza 2 interfaces GPON, y se utilizan 2 hilos de fibra hasta el splitter. No hay
protección entre el splitter y el ONU/ONT

Esta solución protege la fibra principal. Si li fibra principal falla, todos los servicios son transferidos a la
fibra secundaria

Si la falla ocurre en la fibra de acceso del cliente o en el ONU, el servicio de ese cliente se verá
interrumpido.

Esta es una solución menos costosa de implementar y previene fallas que afectarían múltiples clientes,
pero puede no satisfacer las necesidades de clientes con requerimientos de alta disponibilidad.
Modos de protección GPON – Tipo C
Protección Tipo C

Tanto el OLT como el ONU utilizan 2 interfaces, proporcionando 2 rutas entre estos equipos .Esta
solución proporciona redundancia de todo el tramo de acceso

Esta solución es mas costosa y compleja de implementar. Como un puerto GPON del OLT se encuentra
inactivo en todo momento, por lo que también se disminuye la capacidad del equipo..
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Encriptación
ONT
1
1 End User
1
1
Decryption
1 3 2
OLT
Encryption
1 3 1
1 3 2 1 3 1
End User
2
2
ONT
Decryption
ONT
3
3
End User
3
Decryption

El OLT utiliza encriptación AES-128. en la transmisión de datos hacia los ONU’s. De esta forma,
sólo el ONU al que va dirigido una información es capaz de procesarla
FEC (Forward Error Correction)
9720 TSs
Data bytes of
codeword #1
PCBd
Data bytes of
codeword #2
Data bytes of
codeword #3
Data bytes of
codeword #4
Data bytes of
codeword #5
Data bytes
Data
bytes
Parity
Data bytes
Parity
Data bytes
Short
codeword
Codeword
Parity
Data bytes
Codeword
Parity
Data bytes
Codeword
Parity
Data
bytes
Codeword
Parity
PCBd
Codeword
Parity
Codeword
Data bytes of
codeword #6
Payload (Data bytes)
9108 TSs

FEC es un algoritmo de corrección de errores basado en Reed-Solomon, un código basado
en bloques. El código FEC consta de bloques de datos de longitud fija y bits de
redundancia. Al aplicar el algoritmo FEC, se disminuye tasa de errores en la transmisión

GPON soporta FEC en el tráfico de bajada hacia los usuarios

El procesamiento de los campos PCBd y Payload mejora la calidad de la transmisión
Atenuación Óptica de los splitters
 Un splitter óptico divide una señal hacia múltiples destinos, sin
amplificarla, por lo que la potencia resultante en cada salida es inferior a
la entrada original
 Asumiendo que no existen pérdidas en el proceso de división óptica, la
atenuación puede calcularse de la siguiente manera:
DB = 10 * log (Entrada/Salida)
Entrada
1:2 optical
splitter
Salida
Para un splitter 1:2:
DB = 10 log(1/2) = - 3.01
∴
Att splitter 1:2: 3.01 dB
Att splitter 1:16: 12.04 dB
Att splitter 1:64: 18.06 dB
Atenuación Óptica de la Fibra y
Presupuesto Óptico
 La fibra genera atenuación según su distancia: alrededor de 0,35 dB por Km
 Cada punto de empalme de fibra genera una atenuación, generalmente
inferior a 0.2 dB
 Existen otros factores que pueden generar atenuación adicional, como el
doblado excesivo en algún tramo de la fibra
 Existe una pérdida máxima que puede tener el medio de transmisión sin
afectar la recepción de las señales entre los equipos. A este parámetro se le
conoce como “Presupuesto óptico”
Clasificación de las soluciones ópticas en base a su pérdida
Class A
Class B
Class B＋
Class C
Class C+
Minimum loss
5 dB
10 dB
13 dB
15 dB
17 dB
Maximum loss
20 dB
25 dB
28 dB
30 dB
32 dB
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Servicios Triple-play (Datos, Voz y Video)
Servicios TDM
PBX
CESoP mode
Native mode
E1/T1
ONT
ODN
PSTN
Splitter
ONT
ONT
E1/T1
PBX
OLT
CO
E1/T1
LE
Servicios RF Overlay
Central Office
EDFA
（Erbium Doped Fiber Amplifier）
Customer
Premises
Video
1550nm
OLT
Voz/Datos
Downstream
1490nm
(Optical Line Terminal)
Voz/Datos
Upstream
1310nm
Optical
Couplers
（WDM）
ONU
ODN
(Optical Network Terminal)
Video
（RF）
Upstream
1310nm
Voice and Data
@1250Mbps
1490nm
Downstream
1550nm
Voice and Data
@2500Mbps
42Mhz
Analog TV
Video
550Mhz
Digital TV
860Mhz
HD/VOD
IP
Gracias