Una red óptica pasiva ( PON ) es una red de telecomunicaciones de fibra óptica que utiliza únicamente dispositivos sin alimentación para transportar señales, a diferencia de equipos electrónicos. En la práctica, las PON se utilizan normalmente para la última milla entre los proveedores de servicios de Internet (ISP) y sus clientes. En este uso, una PON tiene una topología punto a multipunto en la que un ISP utiliza un único dispositivo para dar servicio a muchos sitios de usuarios finales mediante un sistema como 10G-PON o GPON . En esta topología de uno a muchos, una única fibra que da servicio a muchos sitios se ramifica en varias fibras a través de un divisor pasivo , y esas fibras pueden dar servicio a varios sitios a través de otros divisores. La luz del ISP se divide a través de los divisores para llegar a todos los sitios de los clientes, y la luz de los sitios de los clientes se combina en una única fibra. [1] Muchos ISP de fibra prefieren este sistema. [2]
Una red óptica pasiva consta de un terminal de línea óptica (OLT) en la oficina central (hub) del proveedor de servicios, divisores ópticos pasivos (que no consumen energía) y una serie de unidades de red óptica (ONU) o terminales de red óptica (ONT), que están cerca de los usuarios finales. [2] [3] Puede haber amplificadores entre la OLT y las ONU. [4] Se pueden transportar varias fibras de una OLT en un solo cable. [5] Una PON reduce la cantidad de fibra y equipo de oficina central necesarios en comparación con las arquitecturas punto a punto con conexiones dedicadas para cada usuario. Una red óptica pasiva es una forma de red de acceso de fibra óptica . El ancho de banda se comparte entre los usuarios de una PON. [6] [7]
En la mayoría de los casos, las señales descendentes se transmiten a todas las instalaciones que comparten varias fibras. El cifrado puede evitar las escuchas clandestinas .
Las señales ascendentes se combinan utilizando un protocolo de acceso múltiple , normalmente acceso múltiple por división de tiempo (TDMA).
Las redes ópticas pasivas fueron propuestas por primera vez por British Telecommunications en 1987. [8]
Dos importantes grupos de normalización, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) y el Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT-T), desarrollan normas junto con otras organizaciones de la industria.
La Sociedad de Ingenieros de Telecomunicaciones por Cable (SCTE) también especificó la radiofrecuencia sobre vidrio para transportar señales a través de una red óptica pasiva. CableLabs ha desarrollado una PON coherente (CPON) que funciona a 100 Gbps de forma simétrica [9] y admite relaciones de división de hasta 1:512. Coherente significa que solo necesita una única longitud de onda de luz para funcionar. [10] [11] [12]
A partir de 1995, el trabajo sobre arquitecturas de fibra hasta el hogar fue realizado por el grupo de trabajo Full Service Access Network (FSAN), formado por los principales proveedores de servicios de telecomunicaciones y vendedores de sistemas. [13] La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) realizó trabajos adicionales y estandarizó dos generaciones de PON. El estándar ITU-T G.983 más antiguo se basaba en el modo de transferencia asíncrono (ATM), y por lo tanto se lo ha denominado APON (ATM PON). Las mejoras posteriores al estándar APON original, así como la caída gradual de favor de ATM como protocolo, llevaron a que la versión completa y final de ITU-T G.983 se denomine más a menudo PON de banda ancha o BPON. Un APON/BPON típico proporciona 622 megabits por segundo (Mbit/s) ( OC-12 ) de ancho de banda de bajada y 155 Mbit/s ( OC-3 ) de tráfico de subida, aunque el estándar admite velocidades más altas.
La norma G.984 de la ITU-T para redes ópticas pasivas con capacidad de gigabit (GPON, G-PON) representó un aumento, en comparación con BPON, tanto en el ancho de banda total como en la eficiencia del ancho de banda mediante el uso de paquetes más grandes y de longitud variable. Nuevamente, las normas permiten varias opciones de velocidad de bits, pero la industria ha convergido en 2,488 gigabits por segundo (Gbit/s) de ancho de banda de bajada y 1,244 Gbit/s de ancho de banda de subida. El método de encapsulación GPON (GEM) permite un empaquetado muy eficiente del tráfico de usuarios con segmentación de tramas.
A mediados de 2008, Verizon había instalado más de800 000 líneas . British Telecom , BSNL , Saudi Telecom Company , Etisalat y AT&T se encontraban en pruebas avanzadas en Gran Bretaña, India, Arabia Saudita, Emiratos Árabes Unidos y Estados Unidos, respectivamente. Las redes GPON ya se han implementado en numerosas redes en todo el mundo y las tendencias indican un mayor crecimiento de GPON que de otras tecnologías PON.
G.987 definió 10G-PON con 10 Gbit/s de bajada y 2,5 Gbit/s de subida; la estructura es "similar a G-PON" y está diseñada para coexistir con dispositivos GPON en la misma red. [14]
La ITU aprobó la tecnología 50G-PON asimétrica en septiembre de 2021, [15] [16] y la tecnología 50G-PON simétrica en septiembre de 2022. [17] La primera prueba de la tecnología 50G-PON tuvo lugar en 2024 en Turquía. [18] Se han demostrado la tecnología 100G-PON y la tecnología 200G-PON. [19] [20] [21] [22] La primera demostración de la tecnología 100G-PON en una red activa se realizó en Australia en 2024. [23]
Desarrollada en 2009 por Cable Manufacturing Business para cumplir con los requisitos SIPRNet de la Fuerza Aérea de los EE. UU ., la red óptica pasiva segura (SPON) integra la tecnología de red óptica pasiva gigabit (GPON) y el sistema de distribución protectora (PDS). [24] Los cambios en los requisitos NSTISSI 7003 para PDS y el mandato del gobierno federal de los EE. UU. para tecnologías VERDES permitieron que el gobierno federal de los EE. UU. considerara las dos tecnologías como una alternativa a los dispositivos de cifrado y Ethernet activos . El director de información del Departamento del Ejército de los Estados Unidos emitió una directiva para adoptar la tecnología para el año fiscal 2013. Se comercializa para el ejército de los EE. UU. por empresas como Telos Corporation . [25] [26] [27] [28]
La GPON utilizada en implementaciones de fibra hasta x puede enfrentar vulnerabilidad a ataques de denegación de servicio a través de inyecciones de señales ópticas, que no se han resuelto con las tecnologías disponibles comercialmente actualmente. [29] [30]
En 2004, el estándar Ethernet PON (EPON o GEPON) 802.3ah-2004 fue ratificado como parte del proyecto Ethernet en la primera milla del IEEE 802.3 . EPON es una red de "corto alcance" que utiliza paquetes Ethernet, cables de fibra óptica y una capa de protocolo única. [1] EPON también utiliza tramas Ethernet estándar 802.3 con velocidades de subida y bajada simétricas de 1 gigabit por segundo. EPON es aplicable para redes centradas en datos, así como para redes de voz, datos y video de servicio completo. EPON de 10 Gbit/s o 10G-EPON fue ratificado como una enmienda IEEE 802.3av a IEEE 802.3. 10G-EPON admite 10/1 Gbit/s. El plan de longitud de onda descendente admite el funcionamiento simultáneo de 10 Gbit/s en una longitud de onda y 1 Gbit/s en una longitud de onda separada para el funcionamiento simultáneo de IEEE 802.3av e IEEE 802.3ah en la misma PON. El canal ascendente puede admitir el funcionamiento simultáneo de IEEE 802.3av y 1 Gbit/s 802.3ah en un único canal compartido (1310 nm).
En 2014, había más de 40 millones de puertos EPON instalados, lo que la convierte en la tecnología PON más utilizada a nivel mundial. EPON también es la base de los servicios comerciales de los operadores de cable como parte de las especificaciones de aprovisionamiento DOCSIS de EPON (DPoE).
La tecnología EPON 10G es totalmente compatible con otros estándares Ethernet y no requiere conversión ni encapsulación para conectarse a redes basadas en Ethernet, ya sea en el extremo ascendente o descendente. Esta tecnología se conecta sin problemas con cualquier tipo de comunicación basada en IP o en paquetes y, gracias a la ubicuidad de las instalaciones Ethernet en hogares, lugares de trabajo y otros lugares, la implementación de EPON suele ser muy económica. [1]
Una PON aprovecha la multiplexación por división de longitud de onda (WDM), utilizando una longitud de onda para el tráfico descendente y otra para el tráfico ascendente en una fibra monomodo (ITU-T G.652 ). BPON, EPON, GEPON y GPON tienen el mismo plan de longitud de onda básico y utilizan la longitud de onda de 1490 nanómetros (nm) para el tráfico descendente y la longitud de onda de 1310 nm para el tráfico ascendente. 1550 nm se reserva para servicios de superposición opcionales, normalmente video RF (analógico).
Al igual que con la tasa de bits, los estándares describen varios presupuestos de potencia óptica , el más común es 28 dB de presupuesto de pérdida tanto para BPON como para GPON, pero también se han anunciado productos que utilizan ópticas menos costosas. 28 dB corresponde a unos 20 km con una división de 32 vías. La corrección de errores hacia adelante (FEC) puede proporcionar otros 2-3 dB de presupuesto de pérdida en los sistemas GPON. A medida que mejore la óptica, es probable que el presupuesto de 28 dB aumente. Aunque tanto los protocolos GPON como EPON permiten grandes relaciones de división (hasta 128 suscriptores para GPON, [31] hasta 32.768 para EPON), en la práctica la mayoría de las PON se implementan con una relación de división de 1:64, [32] 1:32 [33] o menor. Las redes XGS-PON admiten relaciones de división de hasta 1:128 [34] y 50G-PON admite relaciones de división de al menos 1:256 según la OLT. [35]
Los divisores pueden estar en cascada, como en áreas con una baja densidad de población y, por lo tanto, un bajo número de suscriptores en un área determinada. [36] [37] Esto también se puede hacer para facilitar la reducción del número de suscriptores en una PON en el futuro. [37] Por lo tanto, las PON pueden tener una topología de red de árbol. [38] En áreas rurales, se pueden utilizar OLT remotos con capacidad para solo unos pocos usuarios. [39] Los divisores se pueden hacer con tecnologías de circuito de onda de luz planar (PLC) o cono bicónico fusionado (FBT): el PLC crea guías de ondas ópticas en un sustrato plano hecho de sílice para dividir la luz, y el FBT fusiona fibras ópticas para crear un divisor. [40]
Una PON consta de un nodo de oficina central, llamado terminal de línea óptica (OLT), uno o más nodos de usuario, llamados unidades de red óptica (ONU) o terminales de red óptica (ONT), y las fibras y divisores entre ellos, llamados red de distribución óptica (ODN). "ONT" es un término de la UIT-T para describir una ONU de un solo inquilino. En unidades de múltiples inquilinos, la ONU puede estar conectada a un dispositivo de las instalaciones del cliente dentro de la unidad de vivienda individual utilizando tecnologías como Ethernet sobre par trenzado, G.hn (un estándar de alta velocidad de la UIT-T que puede funcionar sobre cualquier cableado doméstico existente: líneas eléctricas , líneas telefónicas y cables coaxiales ) o DSL . Una ONU es un dispositivo que termina la PON y presenta interfaces de servicio al cliente al usuario. Algunas ONU implementan una unidad de suscriptor separada para proporcionar servicios como telefonía, datos Ethernet o video.
Una OLT proporciona la interfaz entre una PON y la red central de un proveedor de servicios . Por lo general, incluyen:
La ONT u ONU termina la PON y presenta las interfaces de servicio nativas al usuario. Estos servicios pueden incluir voz ( servicio telefónico tradicional (POTS) o voz sobre IP ( VoIP )), datos (normalmente Ethernet o V.35 ), vídeo y/o telemetría (TTL, ECL, RS530, etc.). A menudo, las funciones de la ONU se dividen en dos partes:
Una PON es una red compartida, en la que la OLT envía un único flujo de tráfico descendente que es visto por todas las ONU. Cada ONU lee el contenido de los paquetes que están dirigidos a ella. Se utiliza cifrado para evitar escuchas no autorizadas del tráfico descendente.
Una OLT puede tener varios puertos, y cada puerto puede controlar una única red PON con relaciones de división o factores de división de alrededor de 1:32 o 1:64, lo que significa que para cada puerto de la OLT, se pueden conectar hasta 32 o 64 ONU en los sitios del cliente. [41] [42] Varios estándares PON pueden coexistir en la misma ODN (red de distribución óptica) utilizando diferentes longitudes de onda. [43]
La OLT es responsable de asignar el ancho de banda ascendente a las ONU. Debido a que la red de distribución óptica (ODN) es compartida, las transmisiones ascendentes de las ONU podrían colisionar si se transmitieran en momentos aleatorios. Las ONU pueden estar a distintas distancias de la OLT, lo que significa que el retraso de transmisión de cada ONU es único. La OLT mide el retraso y establece un registro en cada ONU a través de mensajes PLOAM (operaciones, administración y mantenimiento de la capa física) para igualar su retraso con respecto a todas las demás ONU en la PON.
Una vez que se ha establecido el retraso de todas las ONU, la OLT transmite las denominadas concesiones a las ONU individuales. Una concesión es un permiso para utilizar un intervalo de tiempo definido para la transmisión ascendente. El mapa de concesiones se recalcula dinámicamente cada pocos milisegundos. El mapa asigna ancho de banda a todas las ONU, de modo que cada ONU reciba el ancho de banda oportuno para sus necesidades de servicio.
Algunos servicios ( POTS , por ejemplo) requieren un ancho de banda ascendente esencialmente constante, y la OLT puede proporcionar una asignación de ancho de banda fijo a cada uno de esos servicios que se hayan aprovisionado. DS1 y algunas clases de servicios de datos también pueden requerir una tasa de bits ascendente constante. Pero gran parte del tráfico de datos, como la navegación por sitios web, es a ráfagas y muy variable. A través de la asignación dinámica de ancho de banda (DBA), una PON puede estar sobresuscrita para el tráfico ascendente, de acuerdo con los conceptos de ingeniería de tráfico de multiplexación estadística . (El tráfico descendente también puede estar sobresuscrito, de la misma manera que cualquier LAN puede estar sobresuscrita. La única característica especial en la arquitectura PON para la sobresuscripción descendente es el hecho de que la ONU debe poder aceptar intervalos de tiempo descendentes completamente arbitrarios, tanto en tiempo como en tamaño).
En GPON hay dos formas de DBA: informes de estado (SR) e informes sin estado (NSR).
En NSR DBA, el OLT asigna continuamente una pequeña cantidad de ancho de banda adicional a cada ONU. Si la ONU no tiene tráfico para enviar, transmite tramas inactivas durante su asignación excedente. Si el OLT observa que una ONU determinada no está enviando tramas inactivas, aumenta la asignación de ancho de banda a esa ONU. Una vez que se ha transferido la ráfaga de la ONU, el OLT observa una gran cantidad de tramas inactivas de la ONU determinada y reduce su asignación en consecuencia. NSR DBA tiene la ventaja de que no impone requisitos a la ONU y la desventaja de que no hay forma de que el OLT sepa cuál es la mejor manera de asignar ancho de banda entre varias ONU que necesitan más.
En SR DBA, la OLT sondea las ONU para conocer sus retrasos. Una ONU determinada puede tener varios contenedores de transmisión (T-CONT), cada uno con su propia prioridad o clase de tráfico. La ONU informa cada T-CONT por separado a la OLT. El mensaje de informe contiene una medida logarítmica del retraso en la cola de T-CONT. Al conocer el acuerdo de nivel de servicio para cada T-CONT en toda la PON, así como el tamaño del retraso de cada T-CONT, la OLT puede optimizar la asignación del ancho de banda libre en la PON.
Los sistemas EPON utilizan un mecanismo DBA equivalente a la solución SR DBA de GPON. El OLT consulta el estado de la cola de las ONU y concede ancho de banda mediante el mensaje MPCP GATE, mientras que las ONU informan su estado mediante el mensaje MPCP REPORT.
APON / BPON , EPON y GPON se han implementado ampliamente. En noviembre de 2014, EPON tenía aproximadamente 40 millones de puertos implementados y ocupa el primer lugar en cuanto a implementaciones. [44]
A partir de 2015, GPON tenía una participación de mercado más pequeña, pero se anticipa que alcanzará los 10,5 mil millones de dólares estadounidenses para 2020. [45]
En el caso de TDM-PON, se utiliza un divisor óptico pasivo en la red de distribución óptica. En la dirección ascendente, cada ONU (unidad de red óptica) u ONT (terminal de red óptica) transmite en ráfagas durante un intervalo de tiempo asignado (multiplexado en el dominio del tiempo). De esta manera, el OLT recibe señales de una sola ONU u ONT en cualquier momento. En la dirección descendente, el OLT (normalmente) transmite de forma continua (o puede transmitir en ráfagas). Las ONU u ONT ven sus propios datos a través de las etiquetas de dirección integradas en la señal. XGS-PON es popular entre los ISP de fibra en los EE. UU. [46]
Especificación de interfaz de servicio de datos por cable ( DOCSIS ) El aprovisionamiento de red óptica pasiva Ethernet, o DPoE, es un conjunto de especificaciones de CableLabs que implementan la interfaz de capa de servicio DOCSIS en los estándares de control de acceso al medio (MAC) y capa física (PHY) Ethernet PON (EPON, GEPON o 10G-EPON) existentes . En resumen, implementa la funcionalidad de administración de operaciones, mantenimiento y aprovisionamiento (OAMP) DOCSIS en el equipo EPON existente. Hace que el OLT EPON se vea y actúe como una plataforma de sistemas de terminación de módem de cable (CMTS) DOCSIS (que se denomina sistema DPoE en la terminología DPoE). Además de ofrecer las mismas capacidades de servicio IP que un CMTS, DPoE admite los servicios Metro Ethernet Forum (MEF) 9 y 14 para la entrega de servicios Ethernet para clientes comerciales.
Comcast Xfinity [47] y Charter Spectrum [48] utilizan 10G-EPON con DPoE en áreas recientemente implementadas, incluidas nuevas construcciones y expansiones rurales.
La radiofrecuencia sobre vidrio (RFoG) es un tipo de red óptica pasiva que transporta señales de RF que antes se transportaban por cobre (principalmente por un cable híbrido de fibra coaxial ) sobre PON. En la dirección de avance, RFoG es un sistema P2MP independiente o una superposición óptica para PON existente, como GEPON/EPON. La superposición para RFoG se basa en multiplexación por división de longitud de onda (WDM), la combinación pasiva de longitudes de onda en una sola hebra de vidrio. El soporte de RF inversa se proporciona transportando la RF ascendente o de retorno en una longitud de onda separada de la longitud de onda de retorno de PON. El Grupo de trabajo 5 del Subcomité de prácticas de interfaz (IPS) de la Sociedad de ingenieros de cable y telecomunicaciones (SCTE) está trabajando actualmente en IPS 910 RF sobre vidrio. RFoG ofrece compatibilidad con versiones anteriores con la tecnología de modulación de RF existente, pero no ofrece ancho de banda adicional para servicios basados en RF. Aunque todavía no está terminado, el estándar RFoG es en realidad una colección de opciones estandarizadas que no son compatibles entre sí (no se pueden mezclar en la misma PON). Algunos de los estándares pueden interoperar con otras PON, otros no. Ofrece un medio para admitir tecnologías de RF en lugares donde solo hay fibra disponible o donde el cobre no está permitido o no es factible. Esta tecnología está dirigida a los operadores de televisión por cable y sus redes HFC existentes, pero también la utilizan Verizon , Frontier Communications y Ziply Fiber para brindar servicios de televisión de pago a través de fibra a pesar de que estas empresas nunca han tenido o implementado una red HFC.
La multiplexación por división de longitud de onda (PON), o WDM-PON, es un tipo de red óptica pasiva no estándar que están desarrollando algunas empresas.
Las múltiples longitudes de onda de una WDM-PON se pueden utilizar para separar unidades de red óptica (ONU) en varias PON virtuales que coexistan en la misma infraestructura física. [39] Alternativamente, las longitudes de onda se pueden utilizar colectivamente a través de multiplexación estadística para proporcionar una utilización eficiente de la longitud de onda y menores retrasos experimentados por las ONU.
No existe un estándar común para WDM-PON ni una definición unánime del término. Según algunas definiciones, WDM-PON es una longitud de onda dedicada para cada ONU. Otras definiciones más liberales sugieren que el uso de más de una longitud de onda en cualquier dirección en una PON es WDM-PON. Es difícil señalar una lista imparcial de proveedores de WDM-PON cuando no existe una definición unánime. Las PON proporcionan un mayor ancho de banda que las redes de acceso tradicionales basadas en cobre. WDM-PON tiene mejor privacidad [ cita requerida ] y mejor escalabilidad debido a que cada ONU solo recibe su propia longitud de onda.
Ventajas : La capa MAC se simplifica porque las conexiones P2P entre OLT y ONU se realizan en el dominio de longitud de onda, por lo que no se necesita control de acceso a medios P2MP. En WDM-PON, cada longitud de onda puede funcionar a una velocidad y un protocolo diferentes, por lo que es fácil realizar actualizaciones de pago por uso.
Desafíos : Alto costo de la configuración inicial, costo de los componentes WDM. El control de temperatura es otro desafío debido a que las longitudes de onda tienden a variar con las temperaturas ambientales.
La red óptica pasiva multiplexada por división de tiempo y longitud de onda (TWDM-PON) es una solución principal para la etapa 2 de la red óptica pasiva de próxima generación ( NG-PON2 ) por parte de la red de acceso de servicio completo (FSAN) en abril de 2012. TWDM-PON coexiste con los sistemas Gigabit PON (G-PON) y 10 Gigabit PON (XG-PON) implementados comercialmente. Mientras que G-PON, XG-PON y XGS-PON solo admiten una longitud de onda por dirección, NG-PON admite 4 u 8 longitudes de onda por dirección y 10 Gbps por longitud de onda para hasta 80 Gbps de ancho de banda de subida y bajada. [31]
El concepto de la red de acceso óptico de largo alcance (LROAN) consiste en sustituir la conversión óptica/eléctrica/óptica que se lleva a cabo en la central local por una ruta óptica continua que se extiende desde el cliente hasta el núcleo de la red. El trabajo de Davey y Payne en BT demostró que se podían lograr importantes ahorros de costes reduciendo el equipo electrónico y el espacio necesario en la central local o el centro de cableado. [49] Un demostrador de prueba de concepto demostró que era posible dar servicio a 1024 usuarios a 10 Gbit/s con un alcance de 100 km. [50]
Esta tecnología a veces se ha denominado PON de largo alcance, sin embargo, muchos argumentan que el término PON ya no es aplicable ya que, en la mayoría de los casos, solo la distribución permanece pasiva.
Debido a la topología de PON, los modos de transmisión para downstream (es decir, de OLT a ONU) y upstream (es decir, de ONU a OLT) son diferentes. Para la transmisión downstream, el OLT transmite señal óptica a todas las ONU en modo continuo (CM), es decir, el canal downstream siempre tiene señal de datos óptica. Sin embargo, en el canal upstream, las ONU no pueden transmitir señal de datos óptica en CM. El uso de CM daría como resultado que todas las señales transmitidas desde las ONU convergieran (con atenuación) en una fibra por el divisor de potencia (que sirve como acoplador de potencia) y se superpusieran. Para resolver este problema, se adopta la transmisión en modo ráfaga (BM) para el canal upstream. La ONU dada solo transmite paquete óptico cuando se le asigna un intervalo de tiempo y necesita transmitir, y todas las ONU comparten el canal upstream en el modo de multiplexación por división de tiempo (TDM).
Las fases de los paquetes ópticos BM recibidos por el OLT son diferentes de un paquete a otro, ya que las ONU no están sincronizadas para transmitir paquetes ópticos en la misma fase, y la distancia entre el OLT y la ONU dada es aleatoria. Como la distancia entre el OLT y las ONU no es uniforme, los paquetes ópticos recibidos por el OLT pueden tener diferentes amplitudes. Para compensar la variación de fase y la variación de amplitud en un tiempo corto (por ejemplo, dentro de los 40 ns para GPON [51] ), se deben emplear un reloj de modo ráfaga y recuperación de datos (BM-CDR) y un amplificador de modo ráfaga (por ejemplo, TIA de modo ráfaga), respectivamente.
Además, el modo de transmisión BM requiere que el transmisor funcione en modo ráfaga. Un transmisor de este tipo en modo ráfaga puede encenderse y apagarse en poco tiempo. Los tres tipos de circuitos anteriores en PON son bastante diferentes de sus contrapartes en el enlace de comunicación óptica de modo continuo punto a punto .
Las redes ópticas pasivas no utilizan componentes alimentados eléctricamente para dividir la señal. En su lugar, la señal se distribuye mediante divisores de haz . Cada divisor divide normalmente la señal de una sola fibra en 16, 32 o hasta 256 fibras, según el fabricante, y se pueden agregar varios divisores en un solo gabinete. Un divisor de haz no puede proporcionar ninguna capacidad de conmutación o almacenamiento en búfer y no utiliza ninguna fuente de alimentación; la conexión resultante se denomina enlace punto a multipunto . Para una conexión de este tipo, los terminales de red óptica en el extremo del cliente deben realizar algunas funciones especiales que de otro modo no serían necesarias. Por ejemplo, debido a la ausencia de conmutación, cada señal que sale de la oficina central debe transmitirse a todos los usuarios atendidos por ese divisor (incluidos aquellos para los que no está destinada la señal). Por lo tanto, depende del terminal de red óptica filtrar cualquier señal destinada a otros clientes.
Además, como los divisores no tienen buffering, cada terminal de red óptica individual debe coordinarse en un esquema de multiplexación para evitar que las señales enviadas por los clientes colisionen entre sí. Para lograr esto, son posibles dos tipos de multiplexación: multiplexación por división de longitud de onda y multiplexación por división de tiempo . Con la multiplexación por división de longitud de onda, cada cliente transmite su señal utilizando una longitud de onda única. Con la multiplexación por división de tiempo (TDM), los clientes "se turnan" para transmitir información. El equipo TDM es el que ha estado en el mercado durante más tiempo. Debido a que no existe una definición única de equipo "WDM-PON", varios proveedores afirman haber lanzado el "primer" equipo WDM-PON, pero no hay consenso sobre qué producto fue el "primer" producto WDM-PON en comercializarse.
Las redes ópticas pasivas tienen ventajas y desventajas con respecto a las redes activas. Evitan las complejidades que implica mantener en funcionamiento los equipos electrónicos en el exterior. También permiten transmisiones analógicas , lo que puede simplificar la entrega de televisión analógica . Sin embargo, debido a que cada señal debe enviarse a todos los que reciben servicio del divisor (en lugar de solo a un único dispositivo de conmutación), la oficina central debe estar equipada con un equipo de transmisión particularmente potente llamado terminal de línea óptica (OLT). Además, debido a que el terminal de red óptica de cada cliente debe transmitir hasta la oficina central (en lugar de solo al dispositivo de conmutación más cercano), se necesitarían extensores de alcance para alcanzar la distancia desde la oficina central que es posible con las redes ópticas activas basadas en plantas externas .
Las redes de distribución óptica también pueden diseñarse en una topología "homerun" punto a punto donde los divisores y/o las redes activas están todos ubicados en la oficina central, lo que permite que los usuarios se conecten a cualquier red que se requiera desde el marco de distribución óptica .
Los impulsores de la red óptica pasiva moderna son la alta confiabilidad, el bajo costo y la funcionalidad pasiva.
Los componentes ópticos pasivos monomodo incluyen dispositivos de ramificación como multiplexores/demultiplexores por división de longitud de onda (WDM), aisladores, circuladores y filtros. Estos componentes se utilizan en sistemas de interoficinas, alimentadores de bucle, Fiber In The Loop (FITL), cables híbridos de fibra coaxial (HFC), redes ópticas síncronas (SONET) y jerarquía digital síncrona (SDH); y otras redes de telecomunicaciones que emplean sistemas de comunicaciones ópticas que utilizan amplificadores de fibra óptica (OFA) y sistemas de multiplexores por división de longitud de onda densa (DWDM). Los requisitos propuestos para estos componentes fueron publicados en 2010 por Telcordia Technologies . [52] [53]
La amplia variedad de aplicaciones de componentes ópticos pasivos incluye transmisión multicanal, distribución, tomas ópticas para monitoreo, combinadores de bombeo para amplificadores de fibra, limitadores de velocidad de bits, conexiones ópticas, diversidad de rutas, diversidad de polarización, interferómetros y comunicación coherente.
Los WDM son componentes ópticos en los que la potencia se divide o combina en función de la composición de la longitud de onda de la señal óptica. Los multiplexores por división de longitud de onda densa (DWDM) son componentes ópticos que dividen la potencia en al menos cuatro longitudes de onda. Los acopladores insensibles a la longitud de onda son componentes ópticos pasivos en los que la potencia se divide o combina independientemente de la composición de la longitud de onda de la señal óptica. Un componente determinado puede combinar y dividir señales ópticas simultáneamente, como en la transmisión bidireccional (dúplex) sobre una sola fibra. Los componentes ópticos pasivos son transparentes al formato de datos, combinando y dividiendo la potencia óptica en una relación predeterminada ( relación de acoplamiento ) independientemente del contenido de información de las señales. Los WDM pueden considerarse divisores y combinadores de longitud de onda . Los acopladores insensibles a la longitud de onda pueden considerarse divisores y combinadores de potencia .
Un aislador óptico es un componente pasivo de dos puertos que permite que la luz (en un rango de longitud de onda determinado) pase con baja atenuación en una dirección, mientras que aísla (proporciona una alta atenuación) la luz que se propaga en la dirección inversa. Los aisladores se utilizan como componentes integrales y en línea en módulos de diodos láser y amplificadores ópticos, y para reducir el ruido causado por la reflexión por trayectos múltiples en sistemas de transmisión analógicos y de alta tasa de bits.
Un circulador óptico funciona de manera similar a un aislador óptico, excepto que la onda de luz que se propaga en sentido inverso se dirige a un tercer puerto para su salida, en lugar de perderse. Un circulador óptico se puede utilizar para la transmisión bidireccional, como un tipo de componente de ramificación que distribuye (y aísla) la potencia óptica entre fibras, en función de la dirección de propagación de la onda de luz.
Un filtro de fibra óptica es un componente con dos o más puertos que proporciona pérdida sensible a la longitud de onda, aislamiento y/o pérdida de retorno. Los filtros de fibra óptica son componentes en línea, selectivos en cuanto a longitud de onda, que permiten que un rango específico de longitudes de onda pase (o se refleje) con baja atenuación para la clasificación de los tipos de filtro.
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