FTTH

1. Introducción.

La tecnología de telecomunicaciones FTTx (del inglés Fiber to the x) es un término genérico para designar cualquier acceso de banda ancha sobre fibra óptica que sustituya total o parcialmente el cobre del bucle de abonado.
En telecomunicaciones; el bucle local, bucle de abonado o lazo local es el cableado que se extiende entre la central telefónica (o conmutador) y las dependencias del usuario.

• FTTN (Fiber-to-the-node): el tramo de fibra termina en una cabina situada en la calle de entre 1,5 a 3 km del usuario.
• FTTC (Fiber-to-the-curb): hasta la acera. En este caso la cabina se encuentra más próxima al usuario, a una distancia entre 300 y 600 metros.
• FTTB (Fiber-to-the-building o Fiber-to-the-basement): el proveedor de servicio llega hasta el cuarto de distribución del edificio. A partir de este punto se llega hasta el usuario normalmente utilizando par de cobre.
• FTTH (Fiber-to-the-home): la fibra llega al interior o a la fachada de la
  vivienda.
  

En particular FTTH  es la que tratraremos.

Fibra Óptica Al Hogar, o según sus siglas en inglés FTTH (Fiber To The Home), es una tecnología de telecomunicaciones que consiste en la utilización de cableado de fibra óptica y sistemas de distribución ópticos para la provisión de:

1. servicios de Internet
2. servicio de  Telefonía IP
   
3. broadcast de Televisión (IPTV)

Este concepto se suele conocer como triple play, se define como el empaquetamiento de servicios y contenidos audiovisuales (voz, banda ancha y televisión).

FTTH es una tecnología que gradualmente se va incorporando en los servicios de Internet para hogares ofreciendo mayor velocidad, disponibilidad de contenidos y de mejor calidad. Como así también, preparando a las casas del futuro para la recepción de novedosos servicios y aplicaciones de valor agregado, tales como el video on demand, los canales HD o el almacenamiento en la nube, ver que esto es MAS que solo internet.

Se utiliza la  Red Óptica Pasiva con Capacidad de Gigabit (GPON o Gigabit-capable Passive Optical Network en inglés) es una tecnología de acceso de telecomunicaciones que utiliza fibra óptica para llegar hasta el suscriptor.

Pasiva: Elementos que NO necesitan de energía para funcionar.!

 Figura 1

• ONT (Optical Network Terminal), situadas cerca de los usuarios finales, sería lo que en ADSL llamábamos Modem/Router.
  
• OLT (Optical Line Terminal), situada físicamente en la oficina de la empresa de comunicaciones proveedora de FTTH. Se requiere un control de acceso al medio para evitar colisiones y para distribuir el ancho de banda entre los usuarios.
  

2. Splitter

Para lograr la topología Estrella, se utilizan "Splitters".

El dispositivo de ramificación óptico bidireccional ( pasivo) utilizado en PONs punto a multipunto (P2MP), que tiene una entrada desde el puerto F1 y múltiples puertos de salida, se denomina divisor óptico o simplemente divisor (splitter, en inglés).

Los divisores se consideran pasivos al no precisar de una fuente de energía externa, salvo el haz de luz incidente. Son de banda ancha y solo agregan pérdida, principalmente debido al hecho de que dividen la potencia de entrada (de forma descendente).

Esta pérdida, conocida como pérdida de divisor o relación de división, se expresa normalmente en dB y depende principalmente de su número de puertos de salida, como se muestra en la siguiente tabla.

La señal óptica (descendente) de entrada se divide en partes iguales en cascada o ramificaciones.

Por ejemplo:

un divisor 1×2 solo tiene dos ramificaciones o una división que soporta una pérdida de 3 dB (50% de luz en cada ruta).

un divisor 1×4, se agregan otras dos ramificaciones a cada ruta de la división 1×2 original, añadiendo otros 3 dB, para una pérdida total de 6 dB.

un divisor 1×8, se añaden dos ramificaciones más o división 1×2 a cada ruta de la división 1×4 original, añadiendo nuevamente otra pérdida de 3 dB para una pérdida total de 9 dB.

un divisor 1×16 soportará entonces una pérdida de 12 dB

un divisor 1×32 tendrá una pérdida mínima de 15 dB

A estos valores se deben  sumar las pérdidas adicionales debidas a conexiones e imperfecciones (normalmente se añade 1 dB a la pérdida de división original); por tanto, un divisor 1×32 tendrá normalmente una pérdida de 16 dB.

Las PONs utilizan cada uno de los puertos de salida a F2, lo que permite que múltiples usuarios compartan una misma fibra óptica y, en consecuencia, el ancho de banda.

En la dirección ascendente, las señales ópticas se combinan desde diversos ONTs en una fibra única (F1).

Cabe señalar, que contrariamente a lo que cabría esperar, el divisor añade aproximadamente la misma pérdida; en ambos sentidos, incluso para la señal transmitida en dirección ascendente.

https://www.instaladoresdetelecomhoy.com/divisores-splitters-para-ftth/

3. OLT (en la Central)

• Realizar las funciones de control en la red de distribución:
  
  1. control de las potencias emitidas y recibidas
  2. corrección de errores e interleaving.
• Coordinar la multiplexación de los canales de subida y de bajada !!
  

1. PSTN (public switched telephone network) o RTB (red telefónica básica).
2. Internet, para los servicios de datos o VoIP.
3. Video broadcast o VoD (video on demand).

• Los paquetes son transmitidos desde el OLT en modo broadcast TDM (Time Division Multiplexing).
• En TDM siempre se está emitiendo con un periodo temporal fijo, independientemente de que haya datos disponibles o no.
• Todos los datos se transmiten a todas las ONTs y los splitters se limitan a replicar los datos.
• Cada ONT filtra los datos y se queda sólo con los que van dirigidos a su usuario. El resto de los datos son desechados porque corresponden a otros abonados.
• Los datos van cifrados para que una ONT no pueda leer los datos de otro usuario.

3.1. P-OLT

P-OLT, OLT proveedor (provider OLT).

Este equipo tiene dos tareas fundamentales:

1) Es el encargado de recoger infinidad de tramas de voz y datos agregadas que se dirigen hacia la red PON, procedentes de las redes RTB e Internet, y las transforma en señales inyectables en las diferentes ramas de los usuarios por difusión a través del protocolo TDM o multiplexación por división en el tiempo (time división
multiplexing). Para ello, utiliza una longitud de onda dedicada, siendo ésta 1490 nm.
2) Absorbe todas las tramas de voz y de datos procedentes de los ONT de usuarios, concentrándolos en una sola vía de escape en función de la naturaleza de los datos recibidos. Así pues el tráfico de voz lo redirige hacia la RTB, y el tráfico de datos hacia la red Internet. Para ello, utiliza una longitud de onda dedicada, siendo ésta 1310 nm.

El P-OLT además de concentrar la información, y dividirla en función de su naturaleza (voz-datos), también se encarga de multiplexar el canal descendente (en dirección a los ONT) y ascendente (en dirección al OLT)
a través de la misma fibra.

3.2. V-OLT (Broadcast Video)

V-OLT, OLT de video (video OLT).

Este equipo se encarga únicamente de transportar las tramas de video y video bajo demanda VoD procedentes de la red de videodifusión, hasta los ONT de los usuarios.

Para ello, transforma las tramas de video en señales inyectables en las ramas de todos los usuarios (difusión), que viajan en una longitud de onda
dedicada: 1550 nm.

3.3. M-OLT

M-OLT, OLT multiplexador (multiplexer OLT).

Es un equipo multiplexor  WDM que permite la multiplexación y demultiplexación entre las señales procedentes del P-OLT y V-OLT.

Estructura de un OLT.

Control de Potencia.

También hay que destacar que los OLT no emiten a la misma potencia a todos los ONT, sino que lo hacen dependiendo de la distancia a la que se encuentren de la central. Esto es posible gracias a los dimensionadores de distancia que poseen los OLT, que son capaces de calcular la distancia existente entre el usuario final y la central. Gracias a este mecanismo se consigue que a cada abonado le llegue la potencia necesaria, de la manera que las ráfagas de luz tendrán una menor potencia cuando se dirijan hacia los abonados cercanos a la centralita, mientras que para los abonados que se encuentren más lejos se les asignará una potencia mayor

4. Funcionamiento.

El OLT asegura la transmisión de voz y datos a una longitud de onda distinta a la del ONT (a 1490 nm OLT y a 1310 nm ONT), con lo cual se consigue realizar  la transmisión en ambos sentidos sobre tan solo una fibra sin interferencia
entre las señales.

Al mismo tiempo, el OLT puede estar conectado a un multiplexador por longitud de onda (WDM) para la difusión conjunta de video, voz y datos sobre una fibra. La emisión de la señal de video se realiza en un solo sentido, normalmente a 1550nm.

4.1. Canal Descendente

En este punto se va a ver el funcionamiento de la red en el sentido descendente, es decir, el sentido de la información transmitida es hacia el usuario.

En este caso la red se comporta como una red punto-a-multipunto, ya que el OLT se encarga de enviar la información recopilada mediante broadcast.

El OLT recoge todas las tramas de voz y datos y se usa WDM (Multiplexación por División de Longitud de Onda) para juntar dichas tramas con las tramas de vídeo, que tienen una longitud de onda distinta.

Para la transmisión de voz y de los datos se utiliza la longitud de onda de 1490 nm, mientras que para el envío de video se usa una longitud de onda de 1550 nm.

Las tramas, como ya se ha visto en apartados anteriores, llevan información con la dirección de destino, para saber a qué usuario van dirigidos. El divisor óptico se encarga de repartir la señal de forma adecuada, enviando cada paquete a su correspondiente destino. La red óptica es totalmente transparente al envío de datos.

A parte de la información transmitida de voz, datos y vídeo por multidifusión, el OLT  usa TDM  Multiplexación por División en el Tiempo (TDM) para notificar a cada ONT  en su correspondiente Time Slots sobre la información en el enlace descente.

4.2. Canal Ascendente

El canal ascendente es el sentido de información procedente del ONT del usuario final, hasta el OLT del operador. En este canal, la red PON se comporta como una red punto a punto.

Cada ONT recoge las tramas de voz y datos agregadas de cada usuario y que se dirigen hacia el OLT.

En este punto, el ONT(casa de Usuario) realiza la misma operación que el OLT en el canal descendente, es decir, convierte las tramas en señales inyectables a través de la fibra óptica dedicada al usuario. 

Es decir, el ONT toma el tráfico del puerto del usuario y lo mapea en tramas PEM (PON encapsulation method).

Una trama PEM (PON encapsulation method). La trama, consta de tres campos:

1. Cabecera (header); este campo contiene información sobre sincronización de la trama.
2. CRC; que permite conocer si la información enviada ha llegado correctamente y sin errores a su destino
3. Carga útil (Payload); son los datos a enviar
   

Para poder transmitir la información de los diferentes ONT sobre el mismo canal, la misma fibra, es necesario, al igual que en el canal descendente, la utilización de TDMA, de tal forma que :

cada ONT envía la información en diferentes intervalos de tiempo, controlados por la unidad OLT. Se requiere un estado de sincronismo muy preciso para evitar colisiones.

El splitter de cada etapa, es el encargado de recoger la información procedente de todos sus ONTs correspondientes y multiplexarla en una única salida de fibra, en dirección al OLT del operador.

En cuanto a las longitudes de onda de trabajo, cabe destacar que la información enviada por el usuario (tanto voz como datos) viaja siempre a una longitud de onda de 1310 nm.

En la Figura  se puede apreciar el comportamiento de la red en el sentido descendente.

Vemos como el divisor óptico junta las tramas recibidas de los usuarios, cada trama está en su slot correspondiente de tiempo (no colisionan) y las envía hacia el OLT . Recordemos que el ONT es el que "instruye" a los OLT sobre el solt de tiempo que le corresponde.

Obtenido de : https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/13413/memoria.pdf