Red de Transporte ASON hacia las Redes Ópticas

Resumen

En el presente artículo pretendimos dar una breve reseña de una de las Redes Ópticas que más aplicación tendrá por todas sus prestaciones, ella es la Red Óptica de Conmutación Automática (ASON), describimos los diferentes planos que utiliza para proveer a la Red de un Plano de Control Inteligente que cuente con aprovisionamiento dinámico y funciones de supervisión, protección y restauración de conexiones, luego abordamos los diferentes servicios que presenta la misma ya que la tecnología ASON puede proveer servicios de diferentes QoS a diferentes clientes lo cual se conoce con el nombre de nivel de servicio (Service Level Agreement, SLA), estos diferentes servicios que abordamos aquí los ofrece el fabricante Huawei Tecnologías para las Redes ASON que empleen su equipamiento y finalmente presentamos un modelos de dicha arquitectura.

Palabras Claves: ASON, GMPLS, QoS, Redes Ópticas.

ABSTRACT.

In the present article we intended to give a brief review of an one belonging to optic Nets what else application he will have for all his social benefits, she is Commutation Automatic"s optical Network (ASON), we described the different diagrams that he utilizes to supply to the Net of Control Intelligence"s Diagram that he have dynamic provisioning and supervisory functions, protection and restoration of connections, next the different servants that the same introduces went on board right now than technology ASON can provide different clients different QoS services with it as he knows himself under the name of level on duty ( Service Level Agreement, SLA ), These different services that we discussed here offers them the manufacturer Huawei Technologies for Nets ASON that they use his equipamiento and finally we presented one models of the aforementioned architecture.

Key words: ASON, GMPLS, QoS, Network optical.

Introducción

Debido a la alta demanda planteada por los usuarios de nuestros servicios y al aumento acrecentado en el desarrollo para la tecnología de Fibra Óptica se impuso que las Redes debían trabajar al nivel óptico y para ello se necesitaba de varios factores a tener en cuenta ellos son: Poder garantizar un mayor espectro en la frecuencia y mayor aprovechamiento en el ancho de banda para así ofrece una calidad mejor en cuanto a los servicios, planteado todo esto se impone el surgimiento de una tecnología que posee múltiples características, ella es la Red Óptica de Conmutación Automática (ASON), la cual realiza la transformación de la Red estática en una Red de Conmutación Automática y para la cual existen soluciones ASON en los dominios: óptico y eléctrico, las ventajas de dicha tecnología son diversas pero entre ellas podemos citar que son la asignación dinámica de los recursos a las rutas, instalación de los servicios en menos tiempo, costos bajos de operación y mantenimiento, recuperación rápida por fallas, entre otras, destacándose los servicios de Ancho de Banda en Demanda» (BODS) y «Redes Privadas Virtuales Ópticas» OVPN.

La Red Óptica de Conmutación Automática (ASON) se basa fundamentalmente en habilitar una tecnología de la liberación automática para servicios de transporte, especialmente en ASON pudiendo dar no solo líneas de conexión mínimas pero también otros servicios de transportes tales como programas permanentes y conexiones de conmutación óptica, una conexión de conmutación es establecida y soltada desde el sistema administrativo cual Red en uso generada por protocolos de señalización y enrutamientos para establecer la conexión y en el orden duro de la conexión de conmutación establecida y soltada pero el costo en demanda también usa protocolos de señalización y enrutamientos, en una estas Redes cada nodo debe estar equipado con un Plano de Control, dicho plano se encargará de restablecer las conexiones pudiendo restaurar una conexión en caso de un fallo. Con el aumento del tráfico sobre servicios dinámicos IP, hacen indispensable una infraestructura de Red Óptica flexible, a escala global donde la demanda de nuevos servicios de Telecomunicaciones crece y se diversifica, el tráfico cursado no para de incrementarse y el surgimiento para el desarrollo de la esta tecnología ha resultado en una beneficiosa y nueva etapa de las Redes Ópticas de Transporte, por consecuencia es impostergable la aplicación de esta tecnología que permitirá resolver muchas de las grandes dificultades que presenta hoy en día la Red de Transporte, luego se impone mostrar las características y ventajas de esta tecnología que evoluciona velozmente de manera que se logren las nociones y habilidades indispensables para la implantación de esta innovadora tecnología en nuestro país.

Desarrollo

Una red es toda óptica si la transmisión de información no sufre ninguna conversión óptico-eléctrica, aunque el control de los trayectos de luz puede controlarse por medios electrónicos. Una propiedad única es la habilidad de hacer enrutamientos al nivel de longitudes de onda, y aquí el trayecto de la señal es determinado por la longitud de onda y el origen de esta señal, así como por el estado de los conmutadores de la red y los conversores de lambda.

A diferencia de otras alternativas de red todo óptica, el enrutamiento a nivel de lambda, provee un trayecto óptico (light path) transparente entre los terminales de red. Un trayecto óptico es un camino que atraviesa la señal en la red desde una fuente a un solo destino el cual puede incluir conversores de onda. Un trayecto de longitud de onda (wavelength path) es un camino óptico donde no ocurren cambios de lambda. Se maneja el término de "transparencia" que permite a usuarios heterogéneos compartir los recursos en la red.

Por ejemplo, algunas lambdas pueden transportar señales analógicas, mientras otras se utilizan simultáneamente para información digital. Diferentes terminales de red pueden usar diferentes formatos de modulación y los terminales pueden mejorarse (upgrading) sin reconfigurar la red. Como filosofía la red ofrece ancho de banda en demanda y deja que los usuarios determinen sus necesidades individuales de hardware.

El primer paso hacia AON es la tecnología DWDM y después se incorporan nuevos componentes o bloques que amplían la funcionalidad en el nivel óptico.

Una configuración general de una Red ASON se muestra en la siguiente figura.

Figura 1.

Diferentes partes de la Red ASON.

Estándares de la Tecnología ASON según la Recomendación de la UIT-T G.8080

ASON (Red Óptica de Conmutación Automática) según la UIT-T G.8080 es un modelo de referencia que describe la arquitectura y los requisitos que deben satisfacer una Red de Transporte Óptica de Conmutación Automática; pudiendo plantear que frente al modelo para Red de Transporte tradicional el término de Conmutación Automática se refiere a:

• Capacidad para introducir nuevos servicios, por ejemplo:

• Baja demanda en el ancho de banda.

• Redes privadas ópticas virtuales.

• Capacidad de enrutamiento dinámico.

• Plano de control distribuido vs centralizado basado en TMN.

• Restauración eficiente de servicios.

En ASON no se definen nuevos protocolos, sino que se contempla el uso de GMPLS, con las especificaciones UNI y E-NNI del OIF además de otros trabajos del UIT-T., esta tecnología es también conocida como G.ASON. Su uso esta conceptualizado en la búsqueda de mejoras en las prestaciones de servicios basadas en Redes Ópticas de Transporte, las cuales hacen uso de un Plano de Control Óptico para con esto perseguir, simplificar y reducir las estructuras de capas de los servicios actuales mediante un Plano de Control inteligente sobre la capa física.

A continuación mostraremos en la figura 2 como quedo definido según las Recomendaciones, las mismas para dicha tecnología.

ASTN: Red de Transporte para Conmutación Automática.

ASON: Red óptica para Conmutación Automática.

Figura 2.

Normativas ASON según Recomendaciones UIT-T.

Características de ASON

Diferentes son las características que presenta esta tecnología con respecto a las anteriores, las cuales le otorgan un nivel superior a las antes existentes, señalaremos algunas que se resaltan por su importancia entre ellas:

• Capacidad para soportar nuevos servicios ópticos como servicios para ancho de banda con baja demanda (BODS) y redes privadas virtuales ópticas (OVPN)

• Enrutamiento dinámico con auto detección de ¨vecinos¨, de enlaces, de topología. (A través de OSPF-OE ¨Open Shortest Path First with Optical Extensions¨)

• Aumento de estabilidad y escalabilidad en los sistemas de gestión debido a que el plano de control se encuentra distribuido sobre los elementos de red.

• Restauración más eficiente de servicios pues ASON provee mecanismos de recuperación descentralizados y prácticamente en tiempo real.

Interfaz de Red para usuario e Interfaz de Red para red externa.

ASON permite diferentes tipos de interfaces para realizar su funcionamiento, en la figura 2 se mostrará las variantes de interfaces en la red.

Figura 3.

Representación de diferente interfaces en la Red.

• UNI. (Interfaz estandarizado entre la Red de Transporte y el Cliente)

• Separa totalmente la red del operador del usuario, aspectos como la topología, direccionamiento, recursos y señalización permanecen opacos al Cliente.

• A través de este interfaz el Cliente podrá conocer los servicios disponibles e iniciar una conexión solicitando un determinado ancho de banda, clase de servicios, etc.

• La especificación del OIF añade ciertas extensiones a LMP para el descubrimiento de nodos y servicios disponibles, a LDP y RSVP para la señalización.

• E-NNI. (Interfaz estandarizado entre dominios)

• Separación de dominios y establecimiento de áreas de Routing.

• Cada área de Routing puede contener sub-áreas. (Jerarquías de Routing)

• Interoperabilidad entre áreas de Routing adyacentes.

Modelos de Referencia ASON

Los Modelos de Referencia para ASON se basan fundamentalmente en el empleo de tres planos, con el empleo de los cuales se busca proveer a la Red de un Plano de Control inteligente que cuente con aprovisionamiento dinámico y funciones de Supervisión, Mantenimiento y Liberación de las conexiones.

En la figura 3 aparecen representados los diferentes tipos de planos que emplea la tecnología ASON, además de especificar a continuación la función de cada uno:

• Definición de tres planos:

• Plano de Control: Topología de la Red, gestión de recursos para Red, protección y recuperación, señalización para establecimiento, supervisión, mantenimiento y liberación de servicios.

• Plano de Gestión: Supervisión, configuración, seguridad y facturación.

• Plano de Transporte: Transferencia de información entre usuarios.

Figura 4.

Representación de los diferentes planos que intervienen en ASON.

• Interfaces en el Plano de Control:

El Plano de control define interfaces con los Clientes (UNI) entre nodos de la misma red, entre nodos de diferentes redes (E-NNI) y entre los elementos del Plano de Control y Plano de Transporte (CCI), a continuación se explicará brevemente cada uno de ellos.

• UNI del OIF: Representa el PdeR que separa el domino del operador del de los usuarios, los protocolos de señalización en la interfaz UNI deben permitir al usuario ASON llevar a cabo las siguiente funciones:

• Creación de una conexión: Esta función consiste en señalizar a la red para crear una nueva conexión, la cual tendrá unos ciertos atributos como por ejemplo: Ancho de Banda, Protección, Restauración y diversidad.

• Eliminación de una Conexión: El usuario ASON indica a la red, la necesidad de finalizar una conexión existente.

• Modificación de la Conexión: Permite al cliente en un momento dado modificar los atributos característicos de la conexión.

• Solicitud de Status de la Conexión: El usuario puede verificar la situación de una conexión a través de una consulta de status.

• O-NNI según GMPLS: Esta interfaz separa el dominio IP tanto de tipo de medio, como en modo de enrutamiento, mientras que una red IP requiere un análisis del paquete para determinar la ruta más adecuada a seguir, en el dominio ASTN se utiliza el protocolo MPLS el cual coloca las etiquetas LSP en los paquetes para el enrutamiento respectivo usando las capa 2 y dándole así una mayor velocidad al enrutamiento de los paquetes. Mientras que en el dominio IP cuando un paquete llega a un Routers, éste analiza la dirección IP (En la capa 3) para determinar de acuerdo a sus tablas la dirección que debe seguir y esto lo hace con todos aquellos paquetes, teniendo un tiempo de procesamiento considerable, en ASTN en cambio cuando este paquete llega al O-NNI éste consulta las tablas de la Red ASON (Capa de Control) y determina cuál es la mejor ruta a seguir por este paquete, luego le coloca una etiqueta LSP la cual contiene la información de enrutamiento dentro de la Red ASON y de esta manera cuando el paquete llega a un OXC, éste sólo ve la etiqueta LSP en la capa 2 y la dirige hacia el próximo OXC indicando en la etiqueta, reduciendo de esta forma el tiempo de procesamiento.

• I-NNI del OIF: Define la interfaz entre controladores de conexión adyacentes dentro de la misma red, existen dos aspectos de importancia a considerar en esta interfaz: La Señalización y el Enrutamiento. La selección y establecimiento del camino a través de la red óptica requiere un protocolo de señalización donde las redes de transporte típicamente emplean enrutamiento explícito en el sentido que la ruta se selecciona o por el operador o por las herramientas de software en el sistema de gestión, en ASON las conexiones extremo a extremo se deben realizar tomando en cuenta ciertas restricciones, por ello, la selección de la ruta se basa en algoritmos de enrutamiento que toman en cuenta diversos objetivos tales como: El balanceo de la carga de tráfico de la red para obtener la mejor utilización de los recursos y políticas de enrutamiento para seguir los caminos preferidos o más rápidos.

• E-NNI del OIF: El PdeR entre dominios diferentes está representado por la E-NNI, estos dominios pueden pertenecer a una misma administración, o a diferentes administradores. El protocolo BGP pudiera ser recomendado para usarse entre diferentes dominios ASON de forma similar a su uso en dominios diferentes IP, E-NNI es similar a la UNI pero con ciertas funciones de enrutamiento que permiten el intercambio de información entre las redes involucradas. La diferencia existente entre I-NNI y E-NNI es significativa puesto que I-NNI se aplica sobre un área con esquemas de enrutamiento únicos y en donde todos los equipos soportan el mismo protocolo de enrutamiento y el intercambio de información de ruteo entre los nodos es posible, por otro lado E-NNI sí soporta diferentes esquemas de enrutamientos y de protección que pudieran usar los diferentes dominios.

Servicios de conexión en ASON

ASON posee para conectarse diferentes tipos de servicios, ellos son:

• PC. (Conexión Permanente): El cliente A solicita un servicio de conexión a través del plano de gestión y a continuación desde el plano de gestión, se actúa sobre el plano de transporte para configurar en cada conmutador implicado en la ruta el establecimiento de una cross-conexión. (Modelo tradicional)

Figura 5.

Modelo de conexión PC.

• SPC. (Conexión Permanente Soft): A través del plano de gestión el cliente solicita un servicio y desde el plano de gestión se traslada al plano de control la configuración de la conexión, para de manera autónoma el plano de control decide la ruta.

Figura 6.

Modelo de conexión SPC.

• SC. (Conexión de Conmutación): A través del Interfaz UNI el cliente solicita un servicio de conexión al plano de control.

Figura 7.

Modelo de conexión SC.

Ventajas que aporta ASON

La tecnología ASON surge como una mejora de diferentes parámetros con respecto a las anteriores, la misma ofrece diferentes ventajas, ellas son:

• Descubrimiento automático de los recursos.

• Cada nodo puede encontrar a su vecino en la red de forma automática.

• Cada nodo puede construir la topología de la red por si mismo.

Figura 8. Diferentes maneras para descubrir automáticamente los recursos.

• Configuración de servicios extremo a extremo. (Selección del destino y la fuente, Bw, QoS, restricciones y establecimiento del servicio)

• Realización rápida y automática de rutas en cada nodo.

• Operación a través de las rutas y señalización entre la red.

• Adición de restricciones con el propósito de establecer el trayecto óptimo.

• Protección de red mallada.

• La topología de la red en malla hace que la red sea más fiable.

Figura 9.

Red mallada.

Arquitectura ASON según Huawei Tecnologías

Huawei Tecnologías basa su arquitectura ASON en las Redes tradicionales incorporando las funciones de la capa de control sobre la arquitectura de SDH de Nueva Generación, en la figura 10 se mostrará la Arquitectura empleada por Huawei en un elemento de Red, donde se utiliza la capa de transporte tradicional SDH y sobre la cual se monta la Arquitectura ASON con sus capas de Control y Gestión, lo cual permite la Conmutación Automática en las Redes Ópticas, esto se logra aprovechando los diferentes espacios que tenía reservado el protocolo SDH para la introducción de futuras mejoras, o sea, en la práctica es suficiente con agregarle al equipo SDH las tarjetas de control necesarias y el Software correspondiente para que este pueda operar en Redes Ópticas Inteligentes.

Figura 10. Arquitectura de un elemento de Red con tecnología ASON.

En la figura 11 se mostrará la estructura lógica de ASON propuesta por Huawei Tecnologías.

Figura 11. Estructura lógica de ASON según Huawei Tecnologías.

Redes Ópticas

Existieron muchas renovaciones en cuanto a la Redes se trataban, las cuales siempre fueron superándose en ventajas, pero en tantos cambios provocados se dio el surgimiento a una red muy ventajosa la cual da muchas más prestaciones que las anteriores y hoy en día es muy utilizada por todos los usuarios para mejorar sus servicios, la misma es La Redes de Fibra Óptica, la cual se emplean cada vez más en Telecomunicación debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar información aumenta con la frecuencia, en las redes de comunicaciones por Fibra Óptica se emplean sistemas de emisión láser, aunque en los primeros tiempos de la misma se utilizaron también emisores LED y en el 2007 están prácticamente en desuso, en cuanto a esta red se trabaja en el desarrollo y perfeccionamiento de La Red Óptica basándose en tecnología WDM entre otras.

Existen numerosas tecnologías para el transporte y encapsulación de datos en las Redes Ópticas, una característica de estas redes es que están llamadas a soportar muchos tipos de tráfico y velocidades, sin embargo y sobretodo hay una tendencia al uso de un nivel óptico común para el transporte digital de datos: DWDM. SONET/SDH ha sido la base de las Redes Ópticas en la última década y ha sido utilizado como el nivel fundamental del transporte tanto para la red de conmutación de circuitos basada en TDM como de las redes de datos, mientras que SONET/SDH ha evolucionado sobre la base de una tecnología muy elástica, siguen siendo caras sus implementaciones pudiendo plantear que las inherentes ineficiencias en la adaptación de los servicios de datos a la jerarquía optimizada de voz y la inflexible jerarquía de multiplexación, la hacen problemática, de forma más importante las limitaciones en cuanto al escalado de la capacidad –OC-768 puede ser el límite práctico de SONET/SDH– y la insensibilidad al tráfico IP en una tecnología basada en TDM tiene un pobre futuro.

Limitaciones de las Redes Ópticas.

Actualmente la implementación de redes totalmente ópticas presenta algunos inconvenientes, los cuales se mencionan a continuación:

• Escasa madurez con dispositivos DWDM recientes.

• Existencia de dispersión cromática y por modo de polarización en las fibras ya instaladas.

• Acumulación de diferencias de ganancias para distintas longitudes de onda en redes con EDFA en serie.

• La conmutación de paquetes sobre las capas ópticas obliga a disponer de buffers de almacenamiento en los nodos ópticos.

• Los dispositivos sintonizables son caros y tienen rango de sintonía baja lo que reducen la cantidad de canales a Multiplexar.

• Ausencia de métodos efectivos de administración y gestión de redes.

Conclusiones

En nuestros días ha sido inevitable producir un aumento en la demanda de la capacidad en las Redes de Telecomunicaciones, todo esto ha sido producto de la generalización de Internet en todo el mundo, por tal motivo la Red de Transporte ha evolucionado a escala mundial sobre la base de tecnologías de interfuncionamiento óptico, por ello de plantea que las Redes de Nueva Generación se imponen ya en el futuro implicando un desarrollo de la Red de Transporte que esta en correspondencia con las nuevas necesidades y requerimientos de los Clientes, motivando así el surgimiento de las Redes ASON.

ASON constituye una novedosa tecnología que combina la tecnología de la Red óptica tradicional, la alta eficiencia de IP, la gran capacidad de DWDM y el control de Software de Red ofreciendo así dinamismo en las Redes ópticas de Transporte, además de que gracias a la inclusión de un Panel de Control Distribuido o parcialmente Distribuido que provee de una autodetectable y dinámica configuración de la Red, presenta una ingeniería de tráfico en canales ópticos permitiendo que se asigne el ancho de banda a utilizar de acuerdo a patrones de demanda reales, logrando proveer ancho de banda y conectividad con una red IP de una forma más dinámica comparada con los servicios relativamente estables disponibles hoy.

Redes Ópticas Pasivas. (PON-Passive Optical Networks)

En los últimos años, la Sociedad de la Información ha experimentado un rápido desarrollo debido en gran parte a la mayor competitividad impulsada por la desregulación del mercado de las Telecomunicaciones y a la aparición de nuevos servicios de banda ancha, el resultado de estos dos factores se ha traducido en una necesidad de mejores las redes de comunicaciones para que sean capaces de ofrecer un mayor ancho de banda a un menor coste, en la actualidad la tecnología ADSL es la estrella indiscutible en el panorama europeo, ya que es una tecnología que sigue explotando el bucle de abonado en cobre. Por otro lado, la demanda de los usuarios es cada vez mayor porque la necesidad de aumentar el ancho de banda ha hecho replantear a los operadores consolidados y emergentes sus estrategias, comenzando una carrera por la duplicación de la velocidad de sus líneas que a los ojos del profano parece no tener fin, sin embargo, ADSL cuenta con una limitación técnica importante: El máximo ancho de banda que puede ofrecer no supera en ningún caso los 8Mbps en canal descendente y los 4Mbps en canal ascendente, además estos valores disminuyen drásticamente a medida que el usuario se aleja de la central.

En vista a lo planteado anteriormente se dice que la tecnología de la Fibra Óptica se presenta como una firme solución al problema gracias a la robustez, a su potencial ancho de banda ilimitado y al continuo descenso de los costes asociados a los láseres y si a lo dicho anteriormente unimos que las nuevas construcciones (nuevas urbanizaciones, nuevos bloques de viviendas, centros comerciales) ya integran cableado estructurado de Fibra Óptica Monomodo por su bajo coste marginal en el proyecto, estamos hablando de un escenario completamente abonado para poder desplegar soluciones de conectividad en Fibra Óptica que directamente lleguen hasta la vivienda, y si por otro lado hablamos de arquitecturas de futuro, que son las conocidas Redes PON se postulan como una apuesta fiable, porque su costo contenido en equipamiento electro óptico y la eficiencia de las topologías árbol-rama aportan un incentivo adicional frente a los despliegues tradicionales basados en conectividad punto a punto.

Características comunes de los sistemas PON.

Las Redes Ópticas Pasivas (PON) toman su modelo de las redes CATV recicladas para ofrecer servicios de banda ancha mediante la habilitación del canal de retorno, una red CATV está compuesta por varios nodos ópticos unidos con la cabecera a través de Fibra Óptica de los cuales se derivan mediante una arquitectura compartida de cable coaxial, los accesos a los abonados, habitualmente en CATV cada nodo óptico ataca a un determinado número de usuarios (en función del ancho de banda que se quiere asignar a los usuarios) utilizando cable coaxial y Splitters (divisores) eléctricos, por ello las Redes Ópticas Pasivas sustituyen el tramo de coaxial por Fibra Óptica Monomodo y los derivadores eléctricos por divisores ópticos, para de esta manera la mayor capacidad de la fibra permite ofrecer unos anchos de banda mejorados en canal descendente y sobre todo en canal ascendente, superando la limitación típica de 36Mbps de los sistemas cable-modem DOCSIS y EURODOCSIS por nodos ópticos.

Figura 13. Modelo de las Redes.

Esta nueva arquitectura es una evolución de menor coste a alternativas tradicionales como las redes punto a punto o las redes conmutadas hasta la manzana, puesto que reducen el equipamiento necesario para la conversión electro óptica  y prescinden del equipamiento de red de alta densidad necesario para la conmutación.

Figura 14. Arquitectura punto a punto vs punto-multipunto con Switch.

Las arquitecturas PON están centrando la atención de la industria de las Telecomunicaciones como una manera de atacar a la problemática de la última milla, puesto que presenta evidentes ventajas:

• Las Redes PON permiten atacar a usuarios localizados a distancias de hasta 20Km desde la central (O nodo óptico), dicha distancia supera con creces la máxima cobertura de las tecnologías DSL. (Máximo 5Km desde la central)

• Las Redes PON minimizan el despliegue de fibra en el bucle local al poder utilizar topologías árbol-rama mucho más eficientes que las topologías punto a punto, además de que este tipo de arquitecturas simplifica la densidad del equipamiento de central, reduciendo el consumo.

• Las Redes PON ofrecen una mayor densidad de ancho de banda por usuario debido a la mayor capacidad de la fibra para transportar información que las alternativas de cobre (xDSL y CATV)

• Como arquitectura punto-multipunto, las Redes PON permiten superponer una señal óptica de Televisión procedente de una cabecera CATV en otra longitud de onda sin realizar modificaciones en los equipos portadores de datos. (ver apartado: Tecnología VPON)

• Las Redes PON elevan la calidad del servicio y simplifican el mantenimiento de la red, al ser inmunes a ruidos electromagnéticos, no propagar las descargas eléctricas procedentes de rayos, etc.

• Las Redes PON permite crecer a mayores tasas de transferencia superponiendo longitudes de onda adicionales.

Variantes de Redes Ópticas: APON, BPON y GPON.

La transmisión en canal descendente está formada por ráfagas de celdas ATM estándar de 53bytes a las que se le añaden un identificador de tres bytes que identifican el equipo ONU generador de la ráfaga, la máxima tasa soportada en canal ascendente suponiendo una única unidad ONU es de 155Mbps, este ancho de banda se reparte en función del número de usuarios asignado al nodo óptico (Número de ONUs), en canal ascendente la trama se construye a partir de 54 celdas ATM donde se intercalan dos celdas PLOAM y se introduce información de los destinatarios de cada celda e información de operación y mantenimiento de la red.

Aunque el sistema funciona internamente en modo ATM, lo cual permite una mayor eficiencia que utilizando protocolos Ethernet hacia el exterior, tanto en el lado "Usuario", como en el lado "Central" tiene interfaces, además del nativo ATM del tipo TDM (Por ejemplo 2Mbit/s.) o Ethernet mediante emulación de ambos tipos de señales, los distintos fabricantes disponen también normalmente tanto de terminales de usuario (ONT/ONU) como del lado núcleo de la red (OLT) con los distintos interfaces de usuarios adaptados a telefonía convencional o cualquier aplicación de datos, video, o telemetría. Posiblemente APON provee el conjunto más rico y exhaustivo de características de operación y mantenimiento (OAM) de todas las tecnología PON.

Como contrapartida, la interconexión de los equipos de cabecera APON OLT con las redes de transporte se realiza a nivel SDH/ATM, requiriendo una infraestructura de transporte de esta naturaleza y por otro lado el ancho de banda de los equipos APON está limitado a 155Mbps repartido entre los usuarios que componen en nodo óptico, pero posteriormente este límite fue ampliado a 622Mbps.

El término APON acuñado inicialmente por la FSAN fue reemplazado por BPON (Broadband PON –Redes Ópticas Pasivas de Banda Ancha-) haciendo referencia a la posibilidad de dar soporte a otros estándares de banda ancha, incluyendo Ethernet, distribución de video, VPL (líneas privadas virtuales, virtual private line), etc.

En 1997 FSAN envió las especificaciones al comité ITU-T, tras un período de siete años ITU-T aprobó las siguientes recomendaciones relacionadas con las Redes Ópticas Pasivas de banda ancha:

• G.983.1. (Descripción general)

• G983.2. (Capa de gestión y mantenimiento)

• G983.3. (Calidad de servicio en BPON)

• G983.4. (Asignación de ancho de banda dinámico)

• G983.5. (Mecanismos de protección)

• G983.6. (Capa de control de red OTN)

• G983.7. (Capa de gestión de red del ancho de banda dinámico)

• G983.8. (Soporte del protocolo IP, Video, VALN y VC).

La recomendación original especificada en la G.983.1 de la arquitectura BPON define una red simétrica de un ancho de banda total de 155Mbps, tanto en canal descendente como en ascendente, dicha especificación fue modificada en el 2001 para permitir configuraciones asimétricas (622 Descendente y 155 Ascendente) y simétricas de mayor capacidad. (622Mbps)

BPON no es la última contribución de la FSAN a las Redes Ópticas Pasivas, el incremento del ancho de banda demandado por los usuarios unido al balanceo del tipo de tráfico exclusivamente hacia tráfico IP, incidieron directamente en el desarrollo de una nueva especificación que se apoyaba en el estándar BPON, altamente ineficiente para el transporte de tráfico IP, el cual mejorara utilizaba un procedimiento de encapsulación denominado GFP (Procedimiento General de Segmentación –General Framing Procedure-) que aumentaba la eficiencia de la arquitectura permitiendo mezclar tramas ATM de tamaño variable.

Esta nueva recomendación, estandarizada por ITU-T y denominada Gigabit-capable PON (GPON) fue aprobada en 2003-2004 por ITU-T en las Recomendaciones G.984.1, G984.2 y G.984.3.

• En la Recomendación G.984.1 se describen las características generales de un sistema PON capaz de transmitir en ATM: Su arquitectura, velocidades binarias, alcance, retardo de transferencia de la señal, protección, velocidades independientes de protección y seguridad.

• En la Recomendación G.984.2 se describe una red flexible de acceso en Fibra Óptica capaz de soportar los requisitos de banda ancha de los servicios a empresas y usuarios residenciales.

• Las técnicas GPON permiten mantener la red de distribución óptica, el plano de longitud de onda y los principios de diseño de la red de servicio integral consignados en las Recomendaciones G.983, asimismo aparte de acrecentar la capacidad de la red, las nuevas normas permiten un manejo más eficiente de IP y de Ethernet.

GPON es un estándar muy potente pero a la vez muy complejo de implementar que ofrece:

• Soporte global Multiservicio incluyendo voz (TDM, SONET, SDH), Ethernet 10/100 Base T, ATM, Frame Relay y muchas más.

• Alcance físico de 20km.

• Soporte para varias tasas de transferencia, incluyendo tráfico simétrico de 622Mbps, tráfico simétrico de 1.25Gbps y asimétrico de 2.5Gbps en sentido descendente y 1.25 en sentido ascendente.

• Importantes facilidades de gestión, operación y mantenimiento, desde la cabecera OLT al equipamiento de usuario ONU.

• Seguridad a nivel de protocolo (Encriptación) debido a la naturaleza multicast del protocolo.

La organización de la red y la terminología utilizada es la misma que en las Redes BPON, se espera no obstante que la normativa GPON aumente todavía más la interoperatividad entre los distintos fabricantes permitiendo en un mismo sistema utilizar ONUs y OLTs de distintos fabricantes.

Resumen de los diferentes estándares.

El siguiente cuadro resumen las principales características de los tres estándares dominantes.

Tabla 1. Resumen de las tecnologías PON.

Nuevos requerimientos técnicos y económicos.

Las redes por Fibra Óptica son un modelo de red que permite satisfacer las nuevas y crecientes necesidades de capacidad de transmisión y seguridad demandadas por las empresas operadoras de telecomunicación, todo ello además con la mayor economía posible, mediante las nuevas tecnologías y con elementos de red puramente ópticos se consiguen los objetivos de aumento de capacidad de transmisión y seguridad.

Aumento de la capacidad de transmisión. Cuando las empresas encargadas de abastecer las necesidades de comunicación por medio de fibra necesitaron mayor capacidad entre dos puntos, pero no disponían de las tecnologías necesarias o de unas fibras que pudieran llevar mayor cantidad de datos, la única opción que les quedaba era instalar más fibras entre estos puntos, pero para llevar a cabo esta solución había que invertir mucho tiempo y dinero, o bien, añadir un mayor número de señales Multiplexadas por División en el Tiempo en la misma fibra, lo que también tiene un límite.

Es en este punto cuando la Multiplexación por División de longitud de onda (WDM) proporcionó la obtención, a partir de una única fibra de muchas fibras virtuales, transmitiendo cada señal sobre una portadora óptica con una longitud de onda diferente, de este modo se podían enviar muchas señales por la misma fibra como si cada una de estas señales viajara en su propia fibra.

Aumento de la seguridad: Los diseñadores de las redes utilizan muchos elementos de red para incrementar la capacidad de las fibras ya que un corte en la fibra puede tener serias consecuencias, en las arquitecturas eléctricas empleadas hasta ahora cada elemento realiza su propia restauración de señal, para un sistema de fibras tradicional con muchos canales en una fibra, una rotura de la misma podría acarrear el fallo de muchos sistemas independientes, sin embargo, las Redes Ópticas pueden realizar la protección de una forma más rápida y más económica, realizando la restauración de señales en la capa óptica mejor que en la capa eléctrica, además, la capa óptica puede proporcionar capacidad de restauración de señales en las redes que actualmente no tienen un esquema de protección, así implementando Redes Ópticas se puede añadir la capacidad de restauración a los sistemas asíncronos embebidos sin necesidad de mejorar los esquemas de protección eléctrica.

Reducción de costes: En los sistemas que utilizan únicamente multiplexación eléctrica, cada punto que demultiplexa señales necesitará un elemento de red eléctrica para cada uno de los canales incluso si no están pasando datos en ese canal, en cambio si lo que estamos utilizando es una red óptica, solo aquellas longitudes de onda que suban o bajen datos a un sitio necesitarán el correspondiente nodo eléctrico y los otros canales pueden pasar simplemente de forma óptica proporcionando así un gran ahorro de gastos en equipos y administración de red.