TECNOLOGÍAS DE ACCESO

Última Milla de la Red

La parte de las redes que conecta los usuarios finales (residenciales o corporativos) a las redes de las operadoras de telecomunicaciones se conoce como red de acceso, aunque también está muy extendida la denominación “última milla”. Haremos un repaso de las principales tecnologías existentes en la actualidad para cubrir la conectividad en esta última milla para usuarios residenciales o empresas con necesidades pequeñas de conectividad, entre las que están ADSL, cable, 3G…

El término de última milla se comenzó a utilizar en telefonía para referirse a la conexión entre el abonado y la central telefónica. A esta conexión también se la conoce como bucle de abonado. Todas las conexiones entre los abonados y las centrales forman la llamada red de acceso. Mientras que las conexiones entre las diferentes centrales de diferente jerarquía forman lo que se conoce como red de transporte. Estos términos se pueden aplicar de igual manera a las redes telemáticas actuales.

Importante

La red de última milla o red de acceso más extensa que existe en la actualidad sigue siendo el cableado telefónico.La última milla es la parte de las infraestructuras de la red de un operador que tiene el costo más alto.

Comparación de Tecnologías de Acceso

A continuación se expondrán las diferentes tecnologías existentes en la actualidad para cubrir la última milla, es decir, para conectar los usuarios finales de una red de comunicaciones con la propia red de transporte.

 a) ADSL

ADSL es la “tecnología de última milla” más utilizada por los clientes residenciales y pequeñas empresas en muchos países. Esto es debido a que se aprovecha la red de acceso de cable de cobre de los operadores telefónicos, es decir, la red de acceso utilizada para el teléfono tradicional. La gran ventaja que supone es que no es necesario instalar nuevos y costosos tendidos de cable. Esto ha permitido el despliegue más o menos rápido de la Banda Ancha en

muchos países. Su principal inconveniente es que este tipo de cableado no está pensado para la transmisión de datos y por tanto la calidad de la transmisión depende mucho de la calidad del propio cableado, dificultando en muchos casos ofrecer las velocidades que la tecnología ADSL permite.

Otro factor que influye drásticamente en las prestaciones de la conexión ADSL es la distancia entre el abonado y la central. Cuanto mayor sea esta distancia más se reducen las prestaciones, haciendo prácticamente inviable su uso para distancias a partir de 5 Km.

Para evitar las limitaciones que impone la longitud del bucle de abonado, en algunos casos se ha utilizado un elemento intermedio conocido como muxfin. Dicho dispositivo se instala entre los abonados y la central de forma que se consigue acortar la longitud del par de abonado, ya que dicho par se conecta del abonado al muxfin, en lugar de tener que llegar hasta la central.

b) HFC (Hibrid Fibre Coaxial)

El término HFC se refiere a una red de comunicaciones que utiliza cableado de fibra óptica en la red de distribución y cable coaxial en la red de acceso. Este tipo de redes se desplegaron en muchos casos para ofrecer servicios de televisión por cable, aunque en la actualidad estas redes se han adaptado para ofrecer a través de ellas servicios de acceso a Internet. El acceso utilizando esta tecnología se conoce simplemente como “cable”.

Gracias a las mejores prestaciones del cable coaxial frente al cable trenzado de cobre, con el adecuado dimensionamiento, estas redes pueden ofrecer mejores características que el acceso por ADSL.

En este enlace se puede comprobar la arquitectura de la red HFC de un proveedor de acceso a Internet por cable.

3G

3G es el nombre genérico que se utiliza para referirse a las tecnologías de transmisión de datos utilizando la red de telefonía móvil (en Latinoamérica: telefonía celular). Posiblemente sea la tecnología de acceso o de última milla que más ha crecido en los últimos años.

Actualmente casi todos los nuevos terminales móviles del mercado permiten hacer uso de las tecnologías 3G. Al igual que en ADSL, las prestaciones de la conexión 3G dependen de las características del propio enlace (en este caso inalámbrico) entre el terminal móvil y la estación que le da servicio.

Además existen varias tecnologías desplegadas en torno a 3G con diferentes velocidades y prestaciones como son EDGE, WCDMA, HSDPA, HSDPA+.

Las opciones minoritarias

WiMAX

Es una tecnología inalámbrica desarrollada bajo el estándar IEEE 802.16. Está pensada para la creación de redes metropolitanas inalámbricas y como tecnología de acceso de última milla. Es una solución utilizada sobre todo en zonas donde no se pueden ofrecer servicios de banda ancha mediante cable.

 Satélite

El acceso a Internet mediante un satélite es la única opción viable en muchas zonas, especialmente zonas rurales, montañosas o de difícil acceso donde no existe tendido de cable ni cobertura 3G.

Para utilizar un acceso por satélite es necesario el uso de una antena parabólica y de un módem DVB-S específico para este tipo de conexiones que permite comunicación bidireccional.

Wi-Fi

Wi-Fi es una tecnología inalámbrica para dar servicio a redes de datos LAN. Sin embargo, en ciertas condiciones puede ser utilizada como tecnología de acceso a operadores locales y pequeños ISPs para el acceso a su red de transporte. En estos casos se utilizan antenas exteriores con una mayor área de cobertura que los puntos de acceso/routers Wi-Fi utilizados en interiores.

Resumen de las tecnologías de acceso

Redes Ópticas Pasivas

INTRODUCCION

La estructura general de una red moderna de telecomunicaciones consiste en tres grandes partes, el backbone o core, la red metro o regional y la red de acceso, siendo esta última la que entrega la conectividad al usuario final. Las redes de acceso se sitúan lo más cerca al usuario final posible y los operadores de servicio tienden a invertir en tecnologías que les permitan crecer sin hacer grandes inversiones a futuro para ofrecer más y mejores servicios. En este orden de ideas, tiene mucho sentido el desarrollar tecnologías de acceso que le permitan al operador llegar al usuario final con fibra óptica. En comparación con los accesos tradicionales de cobre (ya sea par trenzado o cable coaxial), la fibra óptica ofrece virtualmente anchos de banda ilimitados, con lo cual el proveedor de servicios puede construir hoy una red que le permita soportar los desarrollos de tecnologías y protocolos por venir. Así, una red pasiva de fibra óptica, PON, es una forma de red de acceso de fibra óptica. Mucha gente tiende a usar el término PON como sinónimo de FTTx (Fiber to the x, término al que suelen referirse para este tipo de redes, donde la x tiene diferentes connotaciones, Fiber to the Curb, Fiber to the Home, etc.).

Estructura PON

Existen varias alternativas para redes FTTx, como se puede ver en la figura 1.1. En el caso más simple mostrado en esta figura, cables ópticos individuales salen desde la oficina central (CO) hasta los usuarios finales en una arquitectura de estrella. Alternativamente, una terminal remota, pasiva o activa (RT), tiene como función multiplexar las señales en terreno para optimizar el uso de la fibra por el operador de servicio. Las redes PON se caracterizan por tener un RT pasivo.

Figura 1.1 Diferentes alternativas de esquemas FTTx

A nivel de acceso, existen dos tipos de categorías para clasificar las arquitecturas de redes PON: Time Division Multiplexing PON (TDM-PON) y Wavelength Wivision Multiplexing PON (WDM-PON):

Figura 1.2 TDM-PON vs WDM-PON

En ambas estructuras la planta de fibra desde el terminal óptico de fibra (OLT), hasta el terminal de usuario o unidad óptica de red (en adelante: ONU) es completamente pasiva. En el esquema de TDM-PON, las señales hacia las diferentes ONU emitidas por el OLT, son multiplexadas en el dominio del tiempo y viajan hacia la red a través de un acoplador óptico. Cada una de las ONU identifica las señales específicas que le pertenecen, mediante direccionamientos embebidos en la señal. La mayoría de los tipos comerciales de PON caen en esta categoría. Por el contrario, el esquema WDM-PON usa un acoplador WDM para llevar las diferentes longitudes de onda a los ONU. Si bien este esquema tiene una mayor escalabilidad y seguridad al transportar una única longitud de onda por usuario, es significativamente más costoso que TDM, por lo que es económicamente menos atractivo en el momento.

Ventajas de las redes ópticas pasivas (PON)

Aumento de la cobertura hasta los 20 km (desde la central). Con tecnologías DSL como máximo se cubre hasta los 5,5 km.[cita requerida]

Ofrecen mayor ancho de banda para el usuario. Mejora en la calidad del servicio y simplificación de la red debido a la inmunidad que

presentan a los ruidos electromagnéticos. Minimización del despliegue de fibra óptica gracias a su topología. Reducción del consumo gracias a la simplificación del equipamiento. Más baratas que las punto a punto

Estándares establecidos de redes PON

Existen diferentes nomenclaturas para tecnologías PON. Aunque algunas de ellas han ganado más popularidad que las otras, ninguna de ellas se ha convertido en un estándar dominante en la industria. A medida que crece la demanda, crece la investigación y el desarrollo en tecnologías PON, con la intensa participación en este mercado de los fabricantes y operadores de red. Sin embargo, existen tres estándares que se han popularizado en los últimos años, BPON, GPON y EPON: BPON: ITU-T G.983, su acrónimo se refiere a Broadband PON. GPON: ITU-T G.984.1, Gigabit-capable Passive Optical Networks.EPON: IEEE802.3ah, Ethernet PON.

Desarrollo del estándar XPON

BPON

Recomendación UIT-T G.983 es una familia de recomendaciones que define Broadband Passive Optical Network ( BPON ) para telecomunicaciones Redes de acceso . Originalmente comprendía diez recomendaciones, G.983.1 través G.983.10, pero las recomendaciones se retiraron 0,6-0,10 cuando se incorporó a su contenido en G.983.2. Las recomendaciones actuales son:

G.983.1 sistemas de acceso óptico, de banda ancha basados en redes ópticas pasivas (PON), 2005, con la enmienda 1 y errata 1. Incluye la definición del sistema de cifrado batido .

G.983.2 , gestión ONT y la especificación de interfaz de control para B-PON, 2005, con las enmiendas 1 y 2, errata 1 y guía de un ejecutor.

G.983.3 , Sistema de acceso óptico de banda ancha con una mayor capacidad de servicio de la asignación de longitud de onda de 2001, con las enmiendas 1 y 2.

G.983.4 , Sistema de acceso óptico de banda ancha con una mayor capacidad de servicio utilizando la asignación de ancho de banda dinámico de 2001, con la enmienda 1 y corrección 1.

G.983.5 , Sistema de acceso óptico de banda ancha con una mayor capacidad de supervivencia, 2002.

Aunque G.983 se dirige a BPON, las recomendaciones GPON basan en gran medida en él, especialmente G.984.4 , que define el modelo de gestión de GPON ONT.

La visión actual es que las normas BPON son maduros, y ningún trabajo adicional se hará sobre ellos después de la ronda de 2007. La definición GPON OMCI será revisado para estar solo, en lugar de citar G.983.2.

GPON

Recomendación UIT -T G.984.1 describe una red flexible de fibra óptica capaz de acceso el apoyo a los requisitos de ancho de banda de los servicios empresariales y residenciales y cubre sistemas con velocidades de línea nominales de 2,4 Gbit / s en sentido descendente y 1,2 Gbit / s y 2,4 Gbit / s en el dirección aguas arriba. Ambos (/ aguas abajo arriba) Gigabit -capable simétrica y asimétrica se describen los sistemas pasivos de red óptica (GPON). En esta Recomendación se propone que el general características de GPON en base a los requerimientos de servicio de los operadores.FuenteRecomendación UIT -T G.984.1 se aprobó el 29 de marzo de 2008 por la UIT - T Study Group 15 (2005-2008) en la Recomendación UIT -T A.8 procedimiento.

Está basada en BPON en cuanto a arquitectura pero, además ofrece:

1. Soporte global multiservicio: voz, Ethernet 10/100, ATM,...2. Cobertura hasta 20 km.3. Seguridad a nivel de protocolo.4. Soporte de tasas de transferencia:

Simétrico: 622 Mbit/s y 1.25 Gbit/s. Asimétrico: descendente-> 2.5 Gbit/s // ascendente -> 1.25 Gbit/s

CAPAS DE GPON

ENMARCADO GPON

EPON

EPON (Ethernet sobre redes ópticas pasivas) se refiere a una extensión del estándar Ethernet IEEE802.3, desarrollado por un grupo de trabajo perteneciente al IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos), anteriormente descripto en el estándar 802.3ah-2004 y actualmente incorporado en el documento 802.3-2005 sección 5.

A veces llamado GEPON (Red Óptica Pasiva Gigabit Ethernet). IEEE 802.3, ratificado como 802.3ah-2004 para 1Gbits / s. Estándar IEEE 802.3av de 10 Gbits / s. Utiliza 802,3 tramas de datos Ethernet estándar.

CAPAS DE EPON

ENMARCADO EPON

WDM-PON

WDM-PON (Wavelength Multiplexing-Passive Optical Network División) es un concepto innovador para el acceso y backhaul de redes. Se utiliza múltiples longitudes de onda diferentes (WDM) más de una infraestructura física punto a multipunto fibra que no contiene componentes activos (PON). El uso de diferentes longitudes de onda permite la separación del tráfico dentro de la misma fibra física. El resultado es una red que proporciona conexiones lógicas de punto a punto a través de una topología física de la red de punto a multipunto. WDM-PON permite a los operadores ofrecen un alto ancho de banda para varios puntos finales a través de largas distancias.

WDM proporciona capacidad y alcance que permite a los operadores para concentrar los motores de creación de servicios y de procesamiento de datos en un menor número de sitios que se sientan más atrás en la red. El objetivo final es servir hasta 1.000 puntos finales con al menos 1,000Mbit / s sobre una distancia de hasta 100 km. Esto sólo es factible cuando WDM

está incluido en las redes de acceso y de retorno. Este modelo basado en WDM-PON conduce a una revisión radical de los modelos operacionales existentes y, en última instancia, a la entrega de banda ancha sostenible.

Figura 1.3 Arquitectura básica WDM-PON

Sistemas WDM-SCM La mayoría de redes WDM transportan tráfico homogéneo, por ejemplo todos los canales ópticos transportan tramas SONET (Synchronous Optical Network) OC-48 (2,5 Gbit/s) y OC-192 (10 Gbps). Sin embargo, en el caso de tráfico no homogéneo (bien analógico/digital, o bien digital con distintas velocidades y formatos de modulación) resulta más eficiente acudir a soluciones alternativas. En esta situación, la solución consiste en proporcionar un nuevo nivel de multiplexación sobre cada uno de los canales ópticos, es decir SCM. De este modo se llega a un esquema de multiplexación híbrido WDM-SCM, en el cual se tiene un canal de información independiente por cada una de las subportadoras que componen cada uno de los canales ópticos WDM. Las señales SCM a diferentes longitudes de onda provenientes de distintos transmisores ópticos se pueden multiplexar en el dominio óptico empleando un combinador e inyectarse posteriormente en una misma fibra. En la figura 1.4 se representa el espectro óptico típico de uno de estos sistemas. En especial, alguna de las portadoras ópticas podría estar modulada directamente por una señal digital en banda base. La ventaja de este esquema de multiplexación conjunto es que permite enrutar cada portadora hacia un determinado nodo óptico en función de su longitud de onda, y posteriormente seleccionar la subportadora de cada usuario en el dominio eléctrico.

Figura 1.4 Espectro óptico del sistema WDM-SCM.

En combinación con la modulación directa, la técnica WDM-SCM no requiere una circuitería compleja de estabilización de frecuencia. Además, no necesita control de polarización ni filtros selectivos. La inclusión de nuevos usuarios se realiza de forma flexible sin modificar la arquitectura de la red, simplemente acomodando nuevos canales ópticos o subportadoras de RF. Por último, no es necesaria ningún tipo de sincronización entre los transmisores y los receptores.

Otros tipos de Redes de Acceso Óptico

FTTH (home). En FTTH o fibra hasta el hogar, la fibra llega hasta el interior o fachada de la misma casa u oficina del abonado.

Aplicaciones:

Telefonía IP Seguridad-Cámaras IP Acceso a internet desde 100Mbps a 1Gbps Tecnología analógica y digital (SDTV-HDTV)

FTTC (Fiber To The Curb): fibra hasta la acera.

FTTB (building). En FTTB o fibra hasta el edificio, la fibra termina antes, típicamente en un punto de distribución intermedio en el interior o inmediaciones del edificio de los abonados. Desde este punto de distribución intermedio, se accede a los abonados finales del edificio o de la casa.

Un ejemplo de aplicación típica sería Fibra hasta la acera FTTC, basado en un multiplexor o un nodo de acceso multiservicio (situados en una cabina de la calle), que integra múltiples

canales E1/T1,con varios puertos de datos sobre un enlace de fibra para distancias de 110 Km.

FTTO

Similar al despliegue de FTTH pero en este caso el usuario es un punto de trabajo. La fibra llega al límite de la construcción como el sótano en una unidad multivivineda o la planta baja de un inmueble, desde donde se distribuirá a cualquier otro punto del interior a través de medios alternativos.

Un ejemplo de aplicación típica sería los servicios transparentes en la última milla. En la Oficina Central se monta un rack de modems gestiónables por SNMP y en la oficinas locales modems de fibra óptica