redes gpon en colombia

8/20/2019 Redes Gpon en Colombia

1/14

86Vol. 2 │ No. 1 │ Pag. 86-99 │ Enero - Junio 2011

IMPACTO Y MASIFICACIÓN DEL USO DE LAS REDES

GPON EN COLOMBIA FRENTE A OTRAS TECNOLOGIAS

Palabras clave: GPON, WAN, FTTH, FTTX, BPON, EPON, OLT, ONT

Keywords:

GPON, WAN, FTTH, FTTX, BPON, EPON, OLT, ONT

Resumen

En este artículo hace mención a las ventajas que posee el rea-lizar transmisión de datos por medio de ibra óptica a travésde GPON. Esta por ser una tecnología de última generación,ha permitido que servicios como televisión en alta deinición,streaming y aplicaciones multimediales lleguen a los usuarios

sin interferencias, ni retrasos marcados; también se preten-den dar a conocer las características de las tecnologías GPONque se están implementando en Colombia con el in de poderbrindar acceso a servicios convergentes.

Abstract

This article mentions the advantages of carrying out datatransmissions by iber optics through GPON. Because i-ber optics is a latest generation technology, it has allowedservices such as high deinition television, streaming andmultimedia applications, to get to the users without inter-

ference, nor marked delays. This article is also aimed at rai-sing awareness of the characteristics of GPON technologies,which are being implemented in Colombia with the purposeof providing access to converging services.

Viviana S. GutierrezIngeniera Electrónica, estudiantede la Especialización enTeleinformática en la UniversidadDistrital “Francisco José deCaldas”[email protected]

Diana M. Espinosa

Ingeniera de Sistemas, estudiantede la Especialización enTeleinformática en la UniversidadDistrital “Francisco José deCaldas”[email protected]

Cesar A. HernándezIngeniero Electrónico, MSc. enCiencias de la Información y lasComunicaciones, Especialista enInterconexión de redes y serviciostelemáticos, docente de planta de

la Facultad de Tecnología de laUniversidad Distrital FranciscoJosé de [email protected]

Tipo: Artículo de reexión

Fecha de recepción: Abril 14 de 2011

Fecha de Aceptación: Mayo 10 de 2011

1. INTRODUCCIÓN

Debido a la necesidad constante de imple-mentar nuevas redes que faciliten la trans-misión de datos y una mejor utilidad deancho de banda, los diferentes proveedoresde redes y servicios de telecomunicacionesestán deiniendo nuevas redes convergen-tes de banda ancha basadas en la utiliza-

ción IP en el Core en la última milla, estopermite ofrecer más servicios sobre la mis-ma infraestructura a unos precios competi-tivos, reduciendo la inversión necesaria enequipamiento de red.

2. MARCO TEÓRICO DE LA RED GPON

La creciente demanda de servicios sobre el

THE WIDESPREAD USE AND IMPACT OF GPON NETWORKSIN COLOMBIA COMPARED TO OTHER TECHNOLOGIES


2/14

87 Vol. 2 │ No. 1 │ Enero - Junio 2011

R e d e s d e

I n g e n

i e r í a

en la central de comunicaciones y un mayornúmero de emisores láser en los equipos detelecomunicaciones [2]. La implantación deesta tecnología está tomando fuerza, espe-cialmente en países como Estados Unidos yJapón, donde muchos operadores reducenla promoción de servicios ADSL en benei-cio de la ibra con el objetivo de proponerservicios muy atractivos de banda anchapara el usuario (vídeos, aplicaciones mul-timediales en tiempo real, televisión de altadeinición, etc) [2].

Fig. 1. Topología en estrella [25].

Desarrollando estas nuevas tecnologías losavances en el tratamiento digital de las se-

ñales han permitido que el ancho de bandase incremente en menos de una década,llegando hasta los 3Gbps o más y los servi-cios soportados lleguen cada vez más hastalos usuarios residenciales. Según el mediocon el que se accede al core de ISP se pu-eden encontrar cuatro grupos principales:acceso por Par de cobre, en donde se de-stacan todas las tecnologías xDSL, accesoinalámbrico, tales como satélite, Wireless,celular, PCS, acceso por coaxial, ibra comoHFC, SDV y inalmente el método de accesoPON [3].

En la Fig. 2 se presenta el avance en cuantoal ancho de banda desde sus inicios; se ob-serva que para satisfacer la demanda paralos servicios convergentes se ha recurridoa arquitecturas de red en las cuales se ex-tiende la cobertura, un ejemplo claro es

protocolo IP ha permitido que los métodosde acceso hasta el usuario inal requieranun mayor ancho de banda, para poder so-portarlos, los métodos actuales como xDSLpueden satisfacer estas necesidades perosu principal restricción es que no puedencubrir grandes distancias desde el concen-trador del operador hasta el usuario inalutilizando los actuales tendidos de red decobre. Con la demanda los operadores deacceso a Internet ISP están procurando ex-tender sus tendidos de ibra lo más “cerca-no posible al hogar”, con las redes ópticaspasivas GPON resulta una solución a teneren cuenta cuando las tasas de transmisióny el costo se convierten en un criterio dedecisión para este mercado [1].

2.1 Antecedentes de las Redes GPON

El concepto de GPON inicia con FTTx cono-cido como (Fibre to the x), donde x puededenotar distintos destinos. Los más impor-tantes son: FTTH (casa), FTTB (ediicio), yFTTN (nodo). La elección de una arquitec-tura u otra dependerá fundamentalmentedel costo unitario por usuario inal y deltipo de servicios que quiera ofrecer el ope-rador [1].

La arquitectura FTTH está basada en di-visores ópticos pasivos que se deinencomo un sistema que no tiene elementoselectrónicos activos en el bucle y cuyo ele-mento principal se denomina splitter quedependiendo de la dirección de luz, divideel haz entrante y lo distribuye hacia múl-tiples ibras o lo combina dentro de unamisma. La ilosoía de esta arquitectura sebasa en compartir los costos del segmen-to óptico entre los diferentes terminales,de forma que se pueda reducir el númeroibra óptica. Así, por ejemplo, mediante unsplitter óptico, una señal de vídeo se pue-de transmitir desde una fuente a múltiplesusuarios. Por el diseño de sus topología enestrella (Fig. 1) algunas ibras están dedi-cadas a un mismo usuario, proporcionandoel mayor ancho de banda pero requiriendocables con mayor número de ibras ópticas


3/14

88

R e d

e s d e

I n g eni er í a

Impacto y masiicación del uso de las redes GPON en Colombia frente a otras tecnologíasViviana S. Gutierrez/Diana M. Espinosa/Cesar A. Hernández

Fig. 4. Retardo de la red [4].

2.2 Clasificación de las redes PON

La red PON tiene sus inicios en la década delos 90, se vio como una solución para ofre-cer acceso de ibra óptica a los usuarios porsu funcionalidad de punto a multipunto, tie-ne como característica que no requiere dedispositivos electrónicos u opto-eléctricoactivos para la conexión entre el abonado yel operador; esto permite una menor inver-sión y gastos de mantenimiento considera-blemente menores. Esta nueva arquitectura

es una evolución de menor costo a alterna-tivas tradicionales como las redes punto apunto o las redes conmutadas, puesto quereducen el equipamiento necesario para laconversión. Con la invención de nuevas téc-nicas de transmisión de datos y el furor enel cual se encontraba la red PON, se empe-zó a establecer nuevas clases de esta red elcual se mencionan en la tabla 1 [5]:

Tabla 1. Comparación GPON BPON EPON [5].

GPON.

Fig. 2. Evolución de redes de acceso de banda ancha [1].

En la Fig. 3 y 4 se muestra el rendimiento yel retardo que posee la Red GPON, en dondese generan las estadísticas de Rendimien-to (Throuhput) y retardo (Delay) contra lacarga ofrecida en la red para paquetes. Seobserva que se presenta una mayor capa-cidad para realizar la transmisión de datos,aumenta la eicacia de las redes GPON conQoS de forma embebida garantizando losacuerdos de servicio a cada usuario, en un128% comparado con el 94% del modelousado actualmente en este caso ADSL. Así

mismo se reduce el retardo en el paquetede subida por debajo de los 5ms permitien-do mantener la calidad a plena carga delONU [4].

Fig. 3. Rendimiento de la red [4].


4/14


R e d e s d e

I n g e n

i e r í a

2.3 Componentes de Red GPON

Una red óptica pasiva está formada básica-mente por:

• Un módulo OLT (Unidad Óptica Termi-nal de Línea) que se encuentra en elnodo central [9].

• Uno o varios divisores ópticos (splitter)que sirven para ramiicar la red de ibraóptica [9].

• Tantas ONUs (Unidad Óptica de Usua-rio) como viviendas [8].

La transmisión se realiza entre la OLT y laONU. GPON trabaja compartiendo la capa-cidad entre las ONU de los usuarios, para

lo que necesita utilizar dos frecuencias, unapara el canal ascendente y otra para el de-scendente [9].

La OLT consta de varios puertos de líneaGPON, cada uno soportando hasta 64 ONT.Aunque depende del suministrador, existensistemas que pueden alojar hasta 7.168ONTs en el mismo espacio que un DSLAM.En las arquitecturas FTTN las ONT son sus-tituidas por MDU (Multi-Dwelling Units),que ofrecen habitualmente VDSL2 hastalas casas de los abonados, reutilizando así

el par de cobre instalado pero, a su vez,consiguiendo las cortas distancias necesar-ias para conseguir velocidades simétricasde hasta 100 Mbps por abonado [10].

Para conectar la OLT con la ONT, se empleaun cable para transportar una longitud deonda Downstream. Mediante un pequeñodivisor pasivo que divide la señal de luz quetiene a su entrada en varias salidas, el trá-ico Downstream originado en la OLT pu-ede ser distribuido [30]. Puede haber unaserie de divisores pasivos 1xn (donde n =2, 4, 8, 16, 32, o 64) con distintos emplaza-mientos hasta alcanzar los clientes. Esto esuna arquitectura punto a multipunto [11].Los datos Upstream desde la ONT hasta laOLT (que son distribuidos en una longitudde onda distinta para evitar colisiones enla transmisión Downstream) son agrega-

Siguiendo estas clases, muchos fabricantesde equipos empezaron a brindar solucio-nes rápidas y coniables para el mercado.Los estándares fueron aprobados en 2003-2004 por ITU-T en las recomendacionesG.984, G.984.4 y G.984.5, lo cual hace quetodos los desarrolladores deban cumplirpara garantizar la interoperabilidad [6].

La idea básica de la red GPON es conectaruna cantidad de usuarios a la oicina cen-

tral CO a través de una ibra, que se puededividir, lo más cerca posible de los usuariosinales, en líneas separadas, las cuales cadauna conecta un equipo de abonado. Estasredes constan de un elemento activo OLT(Terminalde línea Óptica) ubicado general-mente en el operador, un elemento pasivoONU (Unidad Ópticade redes) y un elemen-to de distribución ODN (Distribuciónde redÓptica) así como se muestran en la Fig. 5,que corresponde al diagrama general deuna red basada en redes ópticas [7].

Fig. 5. Diagrama general red GPON [7].


5/14

90

R e d

e s d e

I n g eni er í a

Impacto y masiicación del uso de las redes GPON en Colombia frente a otras tecnologíasViviana S. Gutierrez /Diana M. Espinosa/Cesar A. Hernández

nologías predecesoras, tal como BPON y lasantes mencionadas, por tener una capa detransmisión completamente nueva; la redde acceso es la parte más interesante quese puede manejar porque se obtiene unacomunicación más rápida y eiciente entreel operador y el usuario. El cliente obtieneacceso a su información con una mayor ra-pidez, mejorando la calidad del servicio de-bido a la inmunidad que presenta frente aruidos electromagnéticos [16].

Utiliza un método de encapsulamiento de-nominado GEM, el cual permite soportarcualquier tipo de servicio como Ethernet,TDM, ATM. GEM es un protocolo de trans-porte síncrono basado en tramas periódi-

cas de 125 milisegundos, este se basa enel estándar GEP (GenéricoProcedimiento-Enmarcados) con modiicaciones menorespara ser utilizada sobre redes PON [17].Deine un estándar de tasas de transmisiónde Upstream y Downstream, dependiendode la dirección del tráico (ver tabla 2).

Tabla 2. Tasas de transmisión GPON [18].

Dirección de Transmis-ión

Rata Bits

Upstream

155.52 Mbit/s

622.08 Mbit/s

1244.16 Mbit/s2488.32 Mbit/s

Downstream1244.16 Mbit/s

2488.32 Mbit/s

El funcionamiento de la trama Downstreames en modo broadcast, lo cual permite quela información llegue a todos los elementosde la red, como la información llega a todoslos usuarios es necesario utilizar un siste-ma de encriptamiento para mantener laprivacidad de las comunicaciones. La OLTenvía el tráico donde cada ONT veriica ladirección en el encabezado de los frames;debido a que las ONTs reciben todo el trái-co, la OLT determina y le notiica a las ONTs

dos por la misma unidad divisora pasiva,que hace las funciones de combinador en laotra dirección del tráico [12].

Esto permite que el tráico sea recolectadodesde la OLT sobre la misma ibra ópticaque envía el tráico Downstream [13]. Par-tiendo desde la oicina central se conectapor medio de una ibra monomodo hacia unSplitter cercano a los usuarios inales. Es eneste punto donde se realiza la división de laibra en N rutas a los suscriptores como semuestra en la Fig. 6 [14].

Fig. 6. Diagrama general red GPON [28].

2.4 Características de una Red GPON

La red GPON tiene muchas ventajas sobreotro tipo de redes que utilizan ibra ópticalos cuales son:

• Su rango de alcance es de cerca de 20Km (aunque bajo el estándar se puedellegar a 60Km) entre el proveedor y elcliente inal [15].

• Se reduce la cantidad de tendido de i-bra, tanto entre las distancias distribui-doras como entre los circuitos de llega-da al cliente [15].

• Se manejan elevados niveles de anchode banda para sus servicios.

También se conservan respecto a sus tec-


6/14


R e d e s d e

I n g e n

i e r í a

los Time Slots para el envío de los datos,como se observa en la Figura 7 [19.

Fig. 7. Transmisión downstream red GPON [20].

La trama Downstream consiste de un blo-que de control ísico PCB (bloque decon-trolísico) y la partición GEM. Provee unareferencia común de tiempo para el PON yun control de señalización común para elUpstream. La duración de la trama GPONes de 125μs para ambas tasas de datos. Lalongitud del PCB es la misma para ambosy depende de la velocidad y del número deestructuras de asignación por trama. Si nohay datos para el envío, la trama es trans-mitida y utilizada por el tiempo de sincro-

nización. En la Fig. 8 se muestra la tramaDownstream [20].

Fig. 8. Formato trama downstream [20].

En modo Upstream, la transmisión es rea-lizada utilizando un protocolo de accesomúltiple TDMA, en donde cada elementotiene un periodo de tiempo especíico paratransmitir, permitiendo que un mismo ca-

nal de transmisión, en este caso la mismalongitud de onda, sea compartido por va-rios usuarios. De este modo GPON ofrecemayor ancho de banda que sus tecnologíaspredecesoras, es mucho más eiciente ypermite a los operadores continuar ofre-ciendo sus servicios tradicionales comoVoz basada en TDM, líneas alquiladas sintener que cambiar equipos instalados enlas dependencias del cliente [21].

Fig. 9. Transmisión upstream [21].

En la Fig. 9, el traico Upstream utilizaTDMA, bajo el control sobre la OLT situadoen la CO, el cual asigna un time Slot para

cada ONU y sincroniza la transmisión de lasráfagas de datos. La longitud de la trama esla misma, como en Downstream, para todaslas tasas de transmisión. Cada trama con-tiene un número de transmisiones desdeuno o más ONUs. Durante cada asignaciónde período de acuerdo con el control de laOLT, la ONU puede enviar desde 1 hasta 4overhead PON y datos de usuario [22]. Enla Fig. 10, se muestra el formato del frameUptream.

2.5 Capacidad de utilización del Canalde una Red GPON

En una red GPON, se asigna una longitud deonda para el tráico de datos (Internet, VoIP,IPTV, etc.) downstream (1.490 nm) y otrapara el tráico upstream (1.310 nm). Ade-más, a través del uso de WDM (Multiplexa-


7/14

92

R e d

e s d e

I n g eni er í a


cion por División de Longitud de Onda), seasigna una tercera longitud de onda (1.550nm) que está dedicada para el broadcast devídeo RF (analógico, digital, HDTV, y vídeode baja demanda). De este modo, el vídeo/TV puede ser ofrecido mediante dos méto-dos distintos simultáneamente: RF (radiofrecuencia) e IPTV. Mediante RF las opera-doras de cable pueden hacer una migracióngradual hacia IPTV. En este caso, las ONTdispondrán de una salida para vídeo RFcoaxial que irá conectada al STB tradicio-nal [24]. Con IPTV la señal de vídeo, que estransformada por la cabecera en una cade-na de datos IP se transmite sobre el mismoenlace IP como datos para acceso a Internetde banda ancha. El STB conectado median-

te Gigabit Ethernet al ONT, convertirá denuevo la cadena de datos en una señal devídeo. Mediante IPTV y GPON los equiposincorporan capacidades de QoS y multicastIP avanzadas, los operadores puede ofrecervarios canales de alta calidad de imagen ysonido, incluidos HDTV, así como propor-cionar servicios interactivos y personaliza-dos, lo cual no es factible con vídeo RF [25].

Las longitudes de onda están relacionadascon el Upstream y el Downstream 1310nmy 1490nm respectivamente, para video RF

1550nm. El número de rutas o caminospuede variar desde 2 hasta 64 desde elSplitter de modo único hasta cada usuario[7].

A continuación se hace mención de lasecuaciones que se utilizan para el cálcu-lo de la capacidad de utilización del canal;donde uno de los principales factores quedetermina la utilización de esta tecnologíaes la capacidad que tiene para transportardatos útiles al usuario inal contra los datosque son utilizados para la señalización, yencabezados de las tramas utilizadas en elprotocolo de transporte [28].

Para una red de acceso basada en GPON lautilización del canal en downstream estádada por la Ec. 1 [28]:

En donde la longitud de la trama es la mis-ma en Downstream como en Upstream,para todas las tasas de transmisión. Cadatrama contiene un número de envíos desdeuno o más ONUs. Durante cada asignaciónde período de acuerdo con el control de laOLT, la ONU puede enviar desde 1 hasta 4overhead PON y datos de usuario [28].

La utilización del canal en Upstream estádada por la Ec. 2:

Longitud de carga útil Ethernet

Longitud del encabezado de tramasGEM para la carga útil Ethernet.

Longitud del encabezado de la tramadownstream GPON.

Longitud del encabezado de asignaciónde upstream.

Bit rate nominal de GPON.

Duración de la trama downstream GPON.

Tiempo de ciclo.

Tamaño del encabezado de la capa ísi-ca en upstream.

Tamaño promedio del campo DBRu enupstream.

Una característica determinante para lassoluciones GPON es la eiciencia, este pro-porciona el ancho de banda, puede ser uti-lizado por los diferentes servicios a través

t R

l l

lt R l l

t

N t

Gd

f Gnl

GEMfo Erp

Erp f Gnl Gfo a

ct

ONU f

$

$ $

$

t = +

- - ;; EE

(1)

t R

l l

lt R

t

N t l l

Gu

f Gnl

GEMfo Erp

Erp f Gnl

ct

ONU f plou dbru

$

$ $

t = +

- +^ h;; E E

(2)

l Erp

lGEMfo

lGfo

la

RGnl

t f

t ct

l plou

ldbru


8/14


R e d e s d e

I n g e n

i e r í a

del sistema. Una red 100% eiciente puedeproveer anchos de banda hasta de 1.25Gbpsefectivos si no se tienen en cuenta los en-cabezados utilizados por el protocolo detransporte, si estos encabezados llegan al50% como es el caso de la tecnología EPONel ancho de banda efectivo que se puede en-tregar al usuario inal es de 622Mbps [29].

2.6 Ancho de Banda de la Red GPON

Debido a la arquitectura de las redes de ac-ceso GPON en Upstream el desempeño, entérminos de retraso, y el throughput depen-den en gran medida de la función de asig-nación de ancho de banda DBA (Asignacióndeancho de bandadinámico) y la relación

con el control de acceso al medio MAC (Me-diosde controlde acceso) los cuales se reali-zan exclusivamente en la OLT [30].

La asignación dinámica se realiza utilizan-do los mensajes de mapeo para el anchode banda BWMAP (Asignación deanchode banda) el cual se construye con la asig-nación dinámica de cada una de las ONT,información implícita en los contenedoresde transmisión T-CONT. Cada asignación esun mensaje para la ONT con el in de que setransmita en un periodo de tiempo deter-

minado. La ONU solicita una capacidad detransporte, enviando la longitud de la colaalmacenada en el buffer y basado en estainformación la OLT asigna un periodo detiempo determinado. El esquema de asig-nación tiene un alto impacto en la eicienciade la red y del retardo debido a la frecuen-cia de envío de datos [30].

La asignación estática se realiza utilizan-do en esquema de multiplex acción pordivisión de tiempo TDM, en donde a cadaONT se le deine un ancho de banda ijobien sea que se utilice o no, este desperdi-cio de recursos hace que la red sea inei-ciente, aunque es ideal para servicios querequieren una transmisión constante dedatos tal como VoIP [31].

2.7 Protocolo de transporte

La red GPON puede utilizar los siguientesprotocolos de transporte:

ATM: Es utilizado por las versiones ante-riores como APON y BPON por lo que noaporta mucho [32].MPLS: También se encuentra soportadodentro de la tecnología [32].GEM: (GPON Método de Encapsulación) setrata de un nuevo protocolo deinido única-mente para utilizarse en GPON [32].

Como se había dicho anteriormente, la ven-taja de utilizar el protocolo GEM es que so-porta cualquier tipo de servicio (Ethernet,

TDM, ATM, etc.) es un protocolo de trans-porte síncrono basado en tramas cada 125microsegundos. Se basa en el estándar GFP(Procedimiento de entramado genérico)del ITU-T G.7041 con algunas modiica-ciones para las tecnologías PON. Soportatransporte de voz, video y datos sin tenerque añadir ningún nivel de encapsulamien-to adicional. En la Fig. 11 se observa la pilade protocolos.

Fig. 11. Pila de Protocolos para una red GPON [32].

3. RED GPON VS OTRAS TECNOLOGÍAS

3.1 ADSL de Segunda Generación VsRed GPON

ADSL es una de las arquitecturas más co-munes en el mundo para la conexión deInternet. Sin embargo, las redes de nuevageneración basadas en ibra y en especialGPON, han acaparado la atención de losoperadores, medios de comunicación yusuario por su velocidad de transmisión dedatos y demás características como se ob-


9/14

94

R e d

e s d e

I n g eni er í a


serva en la tabla 3:

Tabla 3. Ventajas de Red GPON Sobre ADSL 2 Generación[33].

GPON ADSl2

Q O S GPON facilita herramien-

tas y los servicio de QoS elcual es robusto

Asigna prioridades de an-cho de banda y latenciaa las aplicaciones segúnsu funcionalidad, lo cualsupone un salto cualita-tivo a la hora de trabajarcon aplicaciones que de-mandan de servicios entiempo real como video-conferencia

V E L O C I D A D

Las velocidades de trans-misión desde 155Mbps,1.25 Gbps o 2.5 Gbps.

1.544 a 6.1 Mbps Bajada.16 a 640 Kbps Subida

A N C H O D

E

B A N D A

Simétrico/Asimétricohasta 2,5 Gb/s según nor-ma UIT-T. Según acordóFSAN e implementan gen-eralmente los fabricantes:2,5 Gbps downstream y1,2 Gb/s upstream

20 Mbps en sentido de-scendente 1 Mbps en sen-tido ascendente

D I S T A N C I A

20 Km a 60 Km (Fig 11) 3000 Metros

Al analizar la tabla 3 se observa que GPONes superior a ADSL porque garantiza unnúmero de usuarios por nodo de accesomucho mayor (por ser atractivo en anchode banda), mayores distancias hasta el abo-nado reduciendo el número de centrales ypermitiendo que todos los usuarios tenganacceso a todos los servicios, distribuciónbasada en punto a multipunto reduciendoel tendido de cables, reducción de costos enmantenimiento, infraestructura de accesototalmente pasiva reduciendo la aliment-ación y puntos de fallos, etc [33].

En la Fig. 12 se observa la comparación en-tre distancia vs Velocidad transmisión conlas diferentes arquitecturas que soportany entregaran de manera eiciente, sin pér-dida alguna los servicio como: IPTV, TDM,VOD. Este estudio se realizó en telefónica.Al analizar los resultados de dicha com-paración se concluye que GPON se man-tiene constante en la transmisión de los

datos mientras que ADSL pierde la consis-tencia en determinada distancia. A raíz devarios estudios de esta misma índole, se hacomenzado la migración de ADSL a GPON[33].

Fig. 12. Comparación estadística tecnología entre GPONy xDSL [34].

En la Fig. 13 se observa la diferencia a nivelde distancia soportada por xDSL y GPON:

Fig. 13. Alcance red GPON vs ADSL [34].

3.2 GPON Vs SDH

El principal objetivo en la deinición deSDH (jerarquía digital síncrona) es la adop-ción de una norma mundial que posibiliteuna compatibilidad máxima entre diferen-tes suministradores y operadoras. Este es-tándar especiica velocidades de transmis-ión, formato de las señales (tramas de 125microsegundos), estructura de multiplexa-ción, codiicación de línea, parámetros ópti-cos, etc; así como normas de funcionamien-


10/14


R e d e s d e

I n g e n

i e r í a

to de los equipos y de gestión de red. Porotro lado, SDH dota a la red de una mayorlexibilidad, un mejor aprovechamiento delancho de banda potencial de la ibra óptica,y mayor capacidad de monitorización de lacalidad y gestión centralizada [35].La desventaja que presenta utilizar SDHen el transporte de la información, com-parado con Red GPON, es la limitación detecnología al tratar de soportar velocidadesde 10Gbps a 40Gps (o superiores). Esto esdebido a que por debajo de los 10 Gbps lascaracterísticas de la ibra óptica monomo-do convencional (o G.652) tienen un impac-to relativamente bajo sobre la calidad dela transmisión; pero por encima de los 10

Gbps, sus efectos deben ser tenidos muy encuenta [35]. Por otro lado, SDH sólo utilizala ibra óptica como medio de transmisióny toda su funcionalidad (ampliicación, re-encaminamiento, etc.) las implementa en eldominio eléctrico; es decir, mediante SDHno será posible conseguir redes totalmenteópticas [35].

En la tabla 4 se hace un cuadro, donde seevidencia que el uso de GPON facilita eltransporte de información [35].

Tabla 4. Características Red GPON y Red SDH [35].

GPON SDH

C A R A C T E R I S T I C A S

• Su rango de alcancees de 20Km

• Bajo el estándar sepuede llegar a 60Kmentre el proveedor yel cliente inal.

• Reduce la cantidadde ibra entre lasdistancias distri-buidoras y en loscircuitos de llegadadel cliente

• Capaz de combinartransporte y aplicacio-nes de datos en unaforma única con elapoyo de operacionesde punto a punto, servi-cios multipunto, multi-plexación de servicios.

• Posee dos modelos unobasado en un paquetepuro infraestructurade MPLS y otro basadoen un modelo de trans-misión Sonet SDH de lanueva generación conrealces para el apoyo de

servicios de datos.• Velocidad de transfer-encia muy altos.

4. AVANCE DE LAS REDES GPON EN CO-LOMBIA

Durante los últimos años, el país ha crecido

en materia de acceso a los servicios de tele-comunicaciones de última generación, in-cluido servicios de voz, datos y video. En laFig. 14 se observa el crecimiento en los úl-timos años de los suscriptores de Internetdedicado frente al número de municipiosque ofrecen este servicio (Internet) [34].

Fig. 14. Crecimiento de Suscriptores Vs Municipios [36].

En atención a lo anterior, es necesario im-plementar una red capaz de satisfacer lasnecesidades de los abonados (los cuales vanaumentando) y que a su vez pueda proveerde manera eiciente los servicios que van ala vanguardia de la tecnología (IPTV, VoIp,etc); esta perfectamente podría ser GPON.

En el contenido del artículo, previamentese hizo mención a las características de lareducción del costo al momento de hacermigración de cualquier tecnología a GPON,como se observa en la Fig. 15, esta carac-terística es bastante atractiva porque enColombia la gran mayoría de abonados uti-lizan ADSL para el acceso a Internet [36]:

Fig. 15. Distribución total de conexiones por tecnologías(miles de conexiones) [36].

De la anterior igura se puede apreciar quelas conexiones ADSL experimentaron uncrecimiento del 3.7% en el último semestre


11/14

96

R e d

e s d e

I n g eni er í a


del 2010.

Por esta razón, Colombia al estar a la van-guardia de la tecnología a in de ofrecermayores velocidades a los abonados, estállevando a cabo, por medio de licitacio-nes, proyectos para extender la ibra óp-tica a 700 municipios y se está evaluandosi GPON sería la tecnología adecuada parallevar servicios de alta velocidad hasta losusuarios inales.

Como se observa en la tabla 5, la Comisiónde Regulación de Comunicaciones, resolu-ción 3067 de 2011, destaca los valores mín-imos de velocidad desde el punto de vistade transporte de información, esto conlleva

a que las Redes GPON cumplen con la dis-posición regulatoria de Colombia para sudebida implementación [36] y para el so-porte de servicios de valor agregado comoTelevisión.

Tabla 5. Requisitos mínimos de velocidad en Colombia[36].

Sentido de la con-exión

Velocidad Efec-tiva Mínima

ISP hacia usuario o"Downstream" 1024 Kbps

Usuario hacia ISPo "Upstream" 512 Kbps

En Colombia el principal proveedor deGPON es Telefónica Telecom el cual incluyeservicios de acceso a Internet de alta velo-cidad (GPON) entre los que se encuentrantelefonía IP (ToIP) y televisión a través dela rede de datos (IPTV). Con la implement-ación de esta nueva tecnología de ibra sehan hecho pruebas no documentadas en lascuales la descarga de archivos de un tama-ño de 50 megabytes (MB) dura menos de10 segundos.

En cuanto al uso de IPTV en Colombia, seestá desarrollando a través de las Em-presas Públicas de Medellín, a través desu ilial UNE-EPM Telecomunicaciones.Este nuevo servicio se puso en operaciónen julio de 2008. De esta manera, UNE seconsolida como la primera compañía en

Colombia y cuarta en Latinoamérica en of-recer el servicio de IPTV soportado en un70% sobre estructuras GPON. La inversiónpara el primer año ascendió a 110 millonesde dólares en tecnología, y permite prestarel servicio en una etapa inicial en la ciudadde Medellín y sus alrededores, así como enBogotá a través de su ilial EPM Bogotá, re-sponsable del desarrollo del mercado máscompetido y de mayor potencial del país.Hasta el 2008, la empresa solo tenía un ra-dio de alcance de 1.5 km desde cada centraly la inversión mencionada posibilita cober-tura en un 90% de los hogares [30].

UNE EPM Telecomunicaciones S.A. E.S.P,proporciona a clientes "especiales"

(hablando a nivel de cobertura), el serviciode IPTV HD (deinición alta), el cual vienecon varios servicios adicionales como pau-sa en vivo, enciclopedia, películas, juegos,etc. La conexión se realiza por medio deun CPE (módem de 4 puertos), un decodi-icador por cada televisor y un control quepermite la interactividad, soportado so-bre parámetros de relación señal a ruidosmayor a 13 dB y baja atenuación (menosde 40db) soportada tanto por xDSL y GPON[25].

Es importante mencionar que en los últi-mos años el mercado de banda ancha ennuestro país ha tenido bastante impulsopor parte de los diferentes operadores deservicios de telecomunicaciones así comodel Gobierno el cual se encuentra intere-sado en posicionar a Colombia como unode los primeros países en Latino Américaen migrar a la nueva tecnología GPON. Enla Fig. 16 se observa la tendencia del mer-cado en banda ancha en el país dentro delos rangos de los años 2006 y 2010 ademásde esto, se observa el comportamiento de

internet el cual está llegando a su cúspidedebido a la falta de exploración de serviciosy tecnologías que existen en el mercado, encada año se observa la creciente conexióncon ADSL hasta en diciembre de 2010, elcual se aprecia una leve disminución en laconexión [17], esto gracias a la aparición de


12/14


R e d e s d e

I n g e n

i e r í a

nuevas tecnologías.

Fig. 16. Tendencia de mercado de conexión a Internet[18].

A nivel de medición con respecto al uso debanda ancha, Colombia se encuentra en 10°lugar a nivel mundial, como se observa enla Fig. 17, por la implementación de tec-nologías como redes GPON [36]

Fig. 17. Posición de mercado de banda ancha en Colom-bia [18].

Encontrar la tecnología correcta para cu-brir la última milla de cualquier red siem-pre ha sido un desaío para las empresasoperadoras. Hallar una solución óptimapuede ser un proceso complejo con numer-osos factores interviniendo y que deben sertomados en cuenta.

5. CONCLUSION

En el constante desarrollo de nuevas tec-nologías que permitan obtener un accesomás rápido y brinden una mejor calidad deservicio al usuario inal ha aparecido GPON,el cual permite una conexión a servicios devoz, video y datos de una forma más rápiday eiciente eliminando todos los componen-tes activos existentes entre el proveedor deservicios de telecomunicaciones y el clien-te, introduciendo en su lugar elementos óp-ticos pasivos para encaminar el tráico porla red; por lo tanto la utilización de estossistemas pasivos, cuyo elemento principales el dispositivo divisor óptico como es elSplitter reduce considerablemente los cos-tos de instalación y mantenimiento.

En Colombia se ha ido migrando a este mod-elo de Red el cual se espera en un tiempono muy lejano cubra sitios remotos dondees costoso la implementación de redes decobre.

La infraestructura de la red GPON es másrobusta y posee mayor capacidad para eltransporte de grandes volúmenes de infor-mación debido al ancho de banda ofrecido.

Referencias Bibliográicas

[1] S. M. Metev and V. P. Veiko, LaserAssisted Microtechnology, 2nd ed.,R.M. Osgood, Jr., Ed. Berlin, Germany:Springer-Verlag, 1998.

[2] A. S. Tanenbaum, Redes de Computa-doras, Editorial Prentice Hall, Terceraedición, 1997.

[3] S. C. Grady, The book on FTTX From

Design To Deployment: A PracticalGuide To FTTX Infrastructure, ADC .Telecommunications INC, 2005.

[4] ITU-T “Gigabit-capable Passive Op-tical Network (GPON): General cha-racteristics”, ITU-T RecommendationG.984.1, Marzo 2003.

[5] Sheffer Amir, “Lightwave - Dynamic


13/14

98

R e d

e s d e

I n g eni er í a


bandwidth allocation sets GPONsapart” PMC Sierra January 2008.

[6] IEEE 802.3 Grupo de estudio EFM“Ethernet PON (EPON), 2008.

[7] “Introduction to Optical Transmissionin a Communications Network”, TheInternational Engineering Consor-tium, New york, 2007.

[8] S. Zhang, C. Zhu, J. K. O. Sin, and P.K. T. Mok, “A novel ultrathineleva-ted channel low-temperature poly-SiTFT,” IEEE Electron Device Lett.,vol. 20, pp. 569–571, Nov. 1999.

[9] A. Takada, Jin Hun Park, “Architec-ture of Ultrafast Optical Packet Swit-ching Ring Network”, OightwaveTechnology, Vol. 20, No. 12, Diciem-

bre 2002.[10] F. Callegati, W. Cerroni, G. Corazza,C. Raffaelli, “MPLS over Optical pac-ket Switching, 2007

[11] “Deploying Optical Ethernet”, Nortel Networks, 2007.

[12] D. Awduche, A. Chiu, A. Elwalid, I.Widjaja, X. Xiao, “RFC 3272, Visiony Principios de la ingenieria de Tracoen Internet”.

[13] J.Hecht, “Short history of ber op-tics”, Boston December 2006.

[14] ]R. swami, “Optical ber Commu-

nication From Transmission To Net-working”, IEEE CommunicationsMagazine • 50th Anniversary Comme-morative Issue/May 2002.

[15] ITU-T Estándar G.984.4 “ Giga- bit capable passive optical networks(GPON): ONT management and con-trol interface specication” 2005.

[16] ITU-T, PON-Standards,[en línea].Consultado en Marzo 18 de 2011, disponible en: www.itu.int.

[17] H. Herrera, Tecnologías y redes detransmisión de datos, editorial Edito-res, 2006.

[18] [en línea]. Consultado en Marzo 18de 2011, disponible en: http://www.aciem.org

[19] From FTTH pilot to pre-rollout inFrance”, France Telecom presentation,26 June 2007.

[20] A. Vukovic, K. Maamoun, H. Hua, M.Savoie “Performance Characterizationof PON Technologies Communica-tions Research Centre (CRC), Ottawa,ON, Canada, 2009.

[21] J. Angelopoulos, Helen-C. Leligou,T. Argyriou. S. Zontos “PrioritizedMultiplexing of Trafc Accessing anFSAN-Compliant GPON” NationalTechnical University of Athens, 2004.

[22] G. P. Sotiropoulos, D. K. Styliaras, E.A. Kosmatos, C. A. Papagianni, N. D.Tselikas and I. S. Venieris “Triple PlayService Simulation and Packet Sche-duling Performance Evaluation”. In-telligent Communications and Broad- band Networks Laboratory School

of Electrical and Computer Enginee-ring, National Technical University ofAthens 2006.

[23] G. Santos-Boada, J. Domingo-Pascual“Quality of Service in MultioperatorGPON Access Networks with Triple-Play Services” World Academy OfScience, Engineering And TechnologyVolume 18 December 2006.

[24] Alcatel White Paper. “GPON versusEPON”,[en línea]. Consultado en Ene-ro 13 de 2011, disponible en: www.alcatel.com. 2005.

[25] L. Rujian “Next Generation PON inEmerging Networks” R&D Center ofModern Comm. Eng., Shanghai Uni-versity, 2008.

[26] Y. Mochida, “Technologies for Lo-cal- Access Fibering”,IEEE Commun.Mag., vol. 32 , pp. 64-73 (1994).

[27] Westnet, Pty, “EPON vs. GPON AComparative Study”, November2004.

[28] M. Lattanzi, A.Graf, “Redes FTTxConceptos y Aplicaciones “IEEE Co-munication Society”, Canada, 2008

[29] T. Orphanoudakis1, H.C. Leligou,E. Kosmatos and J.D. AngelopoulosPerformance evaluation of GPON vsEPON for multi-service access” Inter-national Journal of CommunicationsSystems. October 2008.

[30] O. Haran, A. Sheffer “The Importan-


14/14


R e d e s d e

I n g e n

i e r í a

ce of Dynamic BandwidthAllocationin GPON Networks” PMC Sierra Inc,January 2008

[31] A. Sheffer, “Lightwave - Dynamic bandwidth allocation sets GPONsapart” PMC Sierra, January 2008

[32] O. Kawata, I. Sankawa, K. Okada“Access Network Evolution Scenarioand Key Technological Concepts forthe Broadband Network” NTT Access Network Systems Laboratories. 1997.

[33] I. Cale, A. Salihovic, M. Ivekovic“Gigabit Passive Optical Network –GPON” Int Conference of InformationTechnology Interfaces June 2007 Uni-versity of Zagreb, Croatia.

[34] CISCO Systems, Inc White Paper “Fi- ber to the Home Architectures” 2007.

[35] A. Naveh, Broadligth, Flexlight Net-works “Comparing Gigabit PON Te-chnologies ITU-T G984 GPON vsIEEE 802.3ah EPON” 2006

[36] [en línea]. Consultado en Marzo 13de 2011, disponible en: http://www.crcom.gov.co/

[37] Wireless LAN Medium Access Con-trol (MAC) and Physical Layer (PHY)Specication, IEEE Std. 802.11, 1997.

redes gpon en colombia

Documents