La transformación de PON
¿Qué red óptica pasiva (PON) es la más adecuada para usted? Mientras APON/BPON claramente quedaron en el olvido, EPON y GPON se siguen desplegando. Sin embargo, la XGS-PON simétrica prevalece sobre la variante asimétrica de 10G/2,5G en gran parte del mundo. El ecosistema de la 25GS PON se está desarrollando muy bien como una evolución progresiva de las tecnologías comerciales de 10G. La comercialización de 50G High Speed PON y 100G PON o CPON está más lejana. Dependiendo de su caso de negocio y del plazo de comercialización, existen varias opciones de PON para considerar ahora y en el futuro.
En blogs recientes, hemos hablado de cómo XGS-PON ha transformado el acceso a la fibra y cómo rápidamente se está convirtiendo en la tecnología preferida frente a EPON/GPON para el mercado de banda ancha residencial. Sus velocidades de 10 Gb/s también benefician a las pequeñas y medianas empresas (pymes). Sin embargo, está por debajo de la base de entrada de 10 Gb/s necesaria para los mercados de empresas más grandes y de telefonía móvil. Todo esto pronto evolucionará con la madurez del ecosistema más reciente y de rápido crecimiento de PON, la 25GS-PON.
Hoy hablaremos de ir más allá de las velocidades de 10 Gb/s para grandes viviendas, empresas y estaciones base. Pero antes, veamos los orígenes de PON.
Orígenes de PON
PON comenzó a principios de los 90 como parte del comité de trabajo Full Service Access Network (FSAN). A partir de ahí, se desarrolló la primera PON asíncrona (APON) basada en las normas de la ITU-T, que utilizaba el modo de transferencia asíncrono (ATM) para las comunicaciones de paquetes. APON era un enfoque más rentable que la Jerarquía digital plesiócrona (PDH) y la Jerarquía digital síncrona (SDH). Al aumentar la velocidad de los datos, APON duró poco y fue sustituida rápidamente por Broadband PON (BPON), que, al igual que APON, también se basaba en ATM, pero ofrecía velocidades más altas, de 155 y 600 Mb/s (similares a SONET), y otras cosas como acceso Ethernet, video, etc.
Luego apareció Ethernet PON (EPON), que resultó ser más rentable al utilizar paquetes Ethernet en lugar de celdas ATM y era compatible con el Protocolo de Internet (IP) para transportar datos, voz y video. EPON puede soportar 1,25 Gb/s en bajada y en subida, lo que amplía enormemente la velocidad y los servicios respecto a BPON, y como se basa en el protocolo Ethernet, los despliegues son rentables.
EPON, definida por la norma IEEE 802.3ah-2004, es sencilla de desplegar, pero se centra en servicios exclusivos de datos. La calidad de servicio (QoS) de EPON se consigue mediante etiquetas de red de área local virtual (VLAN). El etiquetado de VLAN se realiza manualmente, lo que complica las operaciones. EPON utiliza funciones de operaciones, administración y mantenimiento (OAM) según la norma IEEE 802.ah junto con el protocolo simple de administración de redes (SNMP).
Poco después llegó Gigabit PON (GPON). GPON tiene mayor ancho de banda y ofrece múltiples servicios en comparación con EPON. Con el mismo protocolo, se pueden alcanzar velocidades simétricas de hasta 1,25Gb/s. Además, permite velocidades asimétricas de 2,5Gb/s en el canal de bajada, manteniendo 1,25Gb/s en el canal de subida. GPON se relaciona con el triple play (voz, video y datos) y cuenta con QoS integrada, lo que la convierte en una opción más económica que EPON. Para las operaciones, administración y mantenimiento (OAM) existen tres tipos: OAM, OAM en capa física (PLOAM) e interfaz de gestión y control de ONT (OMCI).
En los últimos años, el ecosistema de XGS-PON simétrica ha alcanzado su plena madurez, ganando una porción significativa del mercado de banda ancha residencial. XGS-PON tiene mayor ancho de banda y ofrece servicios de conexión más rápidos en comparación con EPON/GPON. Con el mismo protocolo, se pueden lograr diversas velocidades de datos simétricas de hasta 10Gb/s. XGS-PON comparte las mismas funciones que GPON con QoS integrada, lo que la hace más económica. Aquí también, para OAM hay tres tipos: OAM, PLOAM y OMCI.
Qué es PON
La red óptica pasiva (Passive Optical Network, PON) utiliza solo equipos pasivos en la red de distribución óptica (Optical Distribution Network, ODN) entre el terminal de línea óptica (Optical Line Terminal, OLT) y la unidad de red óptica (Optical Network Unit, ONU). Un solo OLT puede dar servicio a un máximo de 128 ONU. La clase de láser de fibra del OLT determina el alcance y el número de ONU que el OLT puede atender. Por ejemplo, una clase de láser N2 puede atender 64 ONU a lo largo de 20 km de fibra monomodo, que es el requisito mínimo según la norma ITU-T para todos los sistemas PON de la generación actual (IEEE EPON y 10G EPON requieren al menos 32 ONU a 20 km). Reduce la distancia entre el OLT y la ONU más lejana y se podrán añadir más ONU. En consecuencia, al aumentar la distancia entre el OLT y la ONU más lejana, se pueden utilizar menos ONU.
ODN: Conocer la fibra para PON
Ya sea en proyectos ya existentes o en nuevos desarrollos, el cable de fibra óptica es un componente esencial en la ODN de PON. (También es, por lejos, el componente más caro, ya que supone hasta el 90 % del costo de construir una red PON). La explosiva demanda de mayor ancho de banda y conexiones más rápidas hace que el cable de fibra óptica sea muy atractivo para la red de acceso. Pero mantenerse dentro del mantra de PON de "costo mínimo" puede ser complicado según el caso de negocio. En primer lugar, consideremos el costo de los transceptores de fibra óptica para ONU/ONT y OLT.
El gráfico de fibra óptica monomodo anterior muestra el costo del láser para gestionar y controlar tanto la atenuación lineal como los efectos de la dispersión cromática de la fibra. Como se muestra, el costo del láser aumenta al utilizar una banda de longitud de onda más alta en comparación con una banda de menor longitud de onda. El gráfico solo tiene en cuenta dos distorsiones lineales importantes, pero de ninguna manera considera todo, incluidas las distorsiones no lineales, que pueden tener un impacto aún mayor. Téngalo en cuenta a medida que PON evolucione hacia velocidades más altas y otros mercados de servicios, de lo que hablaremos más adelante.
Dado el importante gasto que supone instalar cableado de fibra, una consideración fundamental para las operadoras es asegurarse de que todas las evoluciones posteriores de PON puedan utilizar su cableado de fibra existente sin cambios en la propia ODN.
ODN: ONU/ONT
En un principio, PON se concibió como un medio compartido punto a punto "de bajo costo" para el mercado residencial de banda ancha. Para ello se utilizó la tecnología láser ONU más barata y el control de acceso a medios TDM/TDMA en una sola fibra.
Con el objetivo de mantener el equipo ONT/ONU lo más económico posible, los láseres de subida de EPON y GPON transmiten entre 1290 nm y 1330 nm, mientras que el láser de bajada de OLT de mayor rendimiento utiliza 20 nm entre 1480nm y 1500nm. Esto tiene total sentido (y beneficio económico) considerando los numerosos láseres (es decir, 32, 64, 128 ONU) hacia un solo OLT. El mismo principio se aplica a 10G PON, donde los láseres de subida transmiten entre 1260 y 1280, y los láseres de bajada de OLT de mayor rendimiento transmiten entre 1575 y 1581.
Además, al utilizar el control de acceso TDM/TDMA, la próxima generación de PON puede simplemente aumentar la velocidad (es decir, 25GS-PON, etc.).
Más allá de 10G PON
Los despliegues de EPON/GPON se están ralentizando y la 10G PON simétrica se ha establecido como la nueva norma para la banda ancha residencial. A pesar de ofrecer múltiples conexiones de gigabits, algunos operadores buscan proporcionar velocidades aún mayores al mercado de banda ancha residencial. Además, la mayoría busca entregar esas conexiones PON más rápidas a los mercados empresarial y móvil. Hay varias opciones (25GS-PON, 50G HSP y C-PON) para conexiones PON más rápidas, aunque con ciertas consideraciones.
Con un ancho de banda de 2,5 veces superior, la red óptica pasiva simétrica de 25 gigabits (25GS-PON) fue desarrollada por el grupo 25GS-PON Multi Source Agreement (MSA), para ser transparentes, Ciena es uno de los miembros fundadores. Al utilizar el control de acceso TDM/TDMA, 25GS-PON puede complementar totalmente a XGS-PON como superposición o actualización. Una vez más, con el objetivo de mantener los equipos ONT/ONU lo más baratos posible, los láseres de subida de XGS-PON transmiten a 1270/1286/1300/1310 nm, y el láser de bajada de OLT, de mayor rendimiento, transmite a 1342/1358 nm.
Con despliegues limitados y un ecosistema en crecimiento, 25GS-PON es la única tecnología disponible que va más allá de 10G PON. Sin embargo, y lo más importante, ya hay millones de puertos listos para 25GS-PON desplegados. Hablaremos sobre esto más adelante.
Se han presentado pruebas de concepto (PoC) para 50G Higher Speed PON o HSP, pero llevará bastante tiempo lograr el mantra de PON de "costo mínimo" con productos comerciales. Es probable que el ecosistema HSP tarde algún tiempo en alcanzar la mayoría de edad, ya que la madurez podría no producirse hasta finales de esta década.
Los costos de los transceptores para la 50G HSP serán más elevados para compensar el mayor ancho de banda y longitudes de onda. 50G HSP también es asimétrica y no simétrica. Además, el plan de longitudes de onda no es complementario y requerirá un sistema WDM más complejo con múltiples terminaciones de canales OLT. Cuando 50G HSP esté disponible comercialmente, algunos operadores de redes de acceso la implementarán, mientras que otros podrían esperar a la 100G PON o CPON.
Es probable que no se utilicen los transceptores de modulación de intensidad-detección directa (IM-DD) para 100G PON. Para que 100G PON funcione en una sola longitud de onda, la industria está orientándose hacia la tecnología coherente. No es ningún secreto que la tecnología óptica coherente permite distancias mayores que la tecnología de longitud de onda gris. Sin embargo, 100G PON como caso de uso puede aprovechar diseños de menor costo. Los operadores de cable/MSO y los proveedores de servicios están estudiando esta posibilidad. Una buena pregunta para investigar en este momento sería: ¿Por qué implementaría 50G PON hoy cuando 100G PON podría estar en el horizonte? Se requiere una profunda reflexión antes de hacer su próximo movimiento en PON.
¿Cuál es la mejor opción para usted?
Tengamos en cuenta que a las empresas y a los clientes de telefonía móvil les da igual qué PON utilicen. Quieren el mejor servicio al menor costo posible. También sabemos que, como operador, siempre es ventajoso ser el primero en comercializar una nueva tecnología. Por estas razones, 25GS-PON tiene una gran oportunidad de atender a los mercados empresariales y residenciales mucho antes de que lleguen las opciones más costosas de 50G PON y 100G PON.
Con 25GS-PON, incluso el OLT de XGS-PON existente puede utilizarse en la misma fibra. Para Ciena, con cientos de miles de puertos preparados para 25GS-PON, los clientes de desarrollos ya existentes simplemente pueden conectar su elección de 25GS-PON o XGS-PON, o ambos en el mismo enrutador, con la solución de Agregación universal de Ciena.
Para conocer más hoy sobre la agregación universal y preguntarnos cómo Ciena le ayuda a SER EL DUEÑO DEL BORDE.
