REDES EPON basadas en tecnol tecnología ogía pasiva pasiva óptica óptica con enlaces enlaces punto punto a Las redes EPON son redes basadas multipunto sobre fibra óptica, a velocidades de 1 Gbps, distancias de 10 ó 20 kilómetros y unidos unidos con con spli splitt tter erss pasi pasivo voss óptic ópticos os.. Se ha dise disea ado do una una ar!ui ar!uite tect ctur uraa "#$% "#$% en la herramienta de simulación $#%"&, como se puede observar en la figura 1, con ob'etivo de estudiar las diferentes características !ue este tipo de red posee en relación a otro tipo de redes de acceso como son las redes de (able o las redes )*S+
Figura 1. Topología de red EPON gual !ue las redes G#$%, "#$% se compone tambi-n por los mismos tres elementos bsicos/ $+&, $+&, $%$%&, $%$%&, splitter/ splitter/
− OLT (Optical Line Terminal): cabecera de red de la ar!uitectura "#$%. − Splitter: multiple)ador pasivo óptico. − ONU (Optical Netwr! Unit/ concentrador de trfico de los usuarios finales. &erminales, servidores o redes +3% "thernet. − "liente#: &erminales,
− Enlace# de fibra óptica monomodo a 1 Gbps. na ar!uitectura clsica #$% se compone de un terminal $+& y varias $%s. "l módulo $+& traba'a como nodo de acceso, conectando la red de acceso óptica a la red troncal y es la encargada de planificar y asignar los recursos de transmisión a las $%s.
Principi De Funcinamient Tran#mi#i$n Tran#mi#i$n Dwn#tream "n el sentido mientras !ue do4nstream, pasivo!ue se
do4nstream 5desde $+& a $%s, una #$% es una red punto a multipunto, en la dirección upstream se trata de una red punto a punto. "n la dirección las tramas transmitidas por el terminal $+& pasan a trav-s de un splitter encarga de retransmitirlas hacia todas las $%S. "ste comportamiento es
similar a una red de medio compartido/ los pa!uetes son transmitidos de manera broadcast por el módulo $+& y la $% destino los e)trae si estn marcados con el identificador de enlace propio.
Figura %. &ransmisión de downstream en "#$%. Tran#mi#i$n Up#tream "n la dirección upstream las tramas de una $% 6nicamente han de alcan7ar el terminal $+&, no a las otras $%s. "sto se aseme'a a una ar!uitectura #unto a #unto, a diferencia de !ue a!uí, las tramas de diferentes $%s pueden colisionar, por lo !ue hay !ue compartir recursos. +a solución adoptada para el acceso al medio en sentido upstream es la multiple)acion temporal 829. 3l adoptar la solución de medio compartido, es necesaria una sincroni7ación de todas las $%s, para !ue cada una de ellas transmita en su slot de tiempo correspondiente. "n un :time slot; es posible transmitir varias tramas "thernet. na $% tendr !ue almacenar las tramas recibidas de un suscriptor hasta !ue pueda transmitir. (uando llega su :time slot; correspondiente, la $% transmite la información almacenada a la velocidad de "thernet, en este caso 1Gbps.
Figura &. &ransmisión de upstream en "#$%. "l estndar """ <02.=ah desarrolló el protocolo de control multipunto 5>#(#/ >ulti? point control protocol !ue facilita la implementación de varias asignaciones de banda en
las redes "#$%. "l protocolo >#(# fue desarrollado como una función de la subcapa :control >3( 5>3( control;. "sta subcapa tiene como ob'etivo suministrar control en tiempo real y manipulación de la operación de la subcapa >3(. "l protocolo >#(# tiene dos modos de operación/ >odo de asignación de banda/ #ara mantener comunicación entre la $+& y las $%s, el protocolo >#(# debe suministrar periódicamente permisos de transmisión para todas las $%s. >odo de auto?descubrimiento/ #ara descubrir nuevas $%s adicionadas a la red, el protocolo >#(# debe iniciar el proceso de auto? descubrimiento periódicamente. #ara otras configuraciones la subcapa de control >3( es opcional, pero para "#$% es obligatoria debido a !ue "#$% no consigue operar sin >#(#.
'lgritm# e '#ignaci$n e Recur## '#ignaci$n e Recur## "l estndar de "@> determina el protocolo de seali7ación entre las entidades $% y $+& de la ar!uitectura "#$% 5>#(#, pero no determina la política de asignación de recursos a cada $% ni el m-todo de planificación y servicio de colas para la provisión de (alidad de Servicio 5AoS. 3sí mismo tampoco define la política de admisión de nuevas cone)iones 5(3(, (onnection 3dmission (ontrol ni la forma de encuesta por parte de la $+& a las $%s para la planificación del reparto de ancho de banda.
'lgritm P'"T P'"T es un protocolo para la asignación dinmica de ancho de banda en redes "#$%. Se basa en un es!uema de encuesta por parte de la $+& a las $%s !ue dependen de ella, similar a la encuesta reali7ada por los hubs, donde cada $% se sondea antes de !ue la transmisión de la anterior haya llegado. "l sondeo se reali7a con'untamente con el envío del permiso de transmisión a la $%, tras la transmisión de datos de la $% esta informa del estado de sus colas. +a $+& distribuye los slots temporales de las $%S con un tamao de ventana dinmico de acuerdo con el tamao instantneo de las colas de las $%s.
'lgritm e "icl Fi* &omando como base #3(&, se ha desarrollado un m-todo de asignación dinmica de ancho de banda dentro de un ciclo de tamao fi'o. "s decir, dentro del ciclo de transmisión !ue es de duración constante se reparte el tiempo total asignando slots temporales variables seg6n los re!uerimientos de cada $%
mplementaci$n OPNET "n $#%"& se han implementado el algoritmo de (iclo Bariable y el algoritmo de (iclo fi'o e)plicados anteriormente. #ara el diseo de "#$% en $#%"& se decidió estructurar las transmisiones en ciclos de modo !ue con la información transmitida por las $%s el ciclo anterior, la $+& hace el reparto de recursos y manda al principio del c iclo actual la totalidad de la seali7ación indicando en !u- momento del siguiente ciclo deben de comen7ar las ventanas de transmisión.
+ecani#m e Tran#mi#i$n
"n el sentido do4nstream 5desde $+& a $%s, una #$% es una red punto a multipunto, mientras !ue en la dirección upstream se trata de una red punto a punto. "n la dirección do4nstream, las tramas transmitidas por el terminal $+& pasan a trav-s de un splitter pasivo !ue se encarga de retransmitirlas hacia todas las $%S. "ste comportamiento es similar a una red de medio compartido/ los pa!uetes son transmitidos de manera broadcast por el módulo $+& y la $% destino los e)trae si estn marcados con el identificador de enlace propio. "n la dirección upstream las tramas de una $% 6nicamente han de alcan7ar el terminal $+&, no a las otras $%s. "sto se aseme'a a una ar!uitectura #unto a #unto, a diferencia de !ue a!uí, las tramas de diferentes $%s pueden colisionar, por lo !ue hay !ue compartir recursos. +a solución adoptada para el acceso al medio en sentido upstream es la multiple)acion temporal. 3l adoptar la solución de medio compartido, es necesaria una sincroni7ación de todas las $%s, para !ue cada una de ellas transmita en su slot de tiempo correspondiente. "n un :time slot; es posible transmitir varias tramas "thernet. na $% tendr !ue almacenar las tramas recibidas de un suscriptor hasta !ue pueda transmitir. (uando llega su :time slot; correspondiente, la $% transmite la información almacenada a la velocidad de "thernet, en este caso 1Gbps.
"apacia EPON 3dmiten estandares redes #$% soportadas por una o dos fibras, emplendose la t-cnica C*> 5Cavelength *ivisiDn >ultiple)ing en el primero de los casos para separar ambos sentidos de transmisión, seg6n se ilustra en la &abla ad'unta, acorde con la recomendación &?&G.E<=.=
Ta,la 1. "stndares
#or otra parte, mientras el estndar G#$% contempla las tres clases de redes ??clases 3, F y (, caracteri7adas en la &abla ad'unta??, el "#$% 6nicamente admite las clases 3 y F.
Ta,la%. (lase de redes
"mparati-a entre EPON /PON (laramente hay sustanciales diferencias entre la tecnología "#$% y G#$%, sobre todo en capa 2. Sin embargo los diseadores de ar!uitectura de red tambi-n encontraran diferencias en t-rminos de ancho de banda, alcance, eficiencia, coste por usuario y gestión. "n este apartado trataremos estas diferencias con mayor detalle/
Di#e0 e re
Aui7, la diferencia ms importante entre los dos protocolos es desde el punto de vista de la ar!uitectura. >ientras G#$% posee tres capas de red/ 3&> para vo7, "thernet para datos y un m-todo de encapsulación propietario para video, "#$% emplea una 6nica capa de red !ue usa # para transportar datos, vo7 y video. 3 continuación podemos ver la diferencia entre una típica red G#$% y "#$%/
Fig. *iseo ed Gpon
Fig. *iseo ed "pon
N2mer e ONU3# #prta# (optical network units )
"n cuanto al n6mero de $%Hs !ue puede soportar cada una, G#$% puede soportar hasta 12< $%Hs por $+&, mientras !ue con "#$%, no hay límite en cuanto al n6mero de $%Hs. "ste depende de la amplitud del diodo del laser utili7ado, es decir, si utili7amos ópticas de ba'o coste, "#$% podría soportar apro)imadamente unas =2 $%Hs por $+& o IJ si utili7amos @"( 5for4ard error correction.
"#te pr #u,#criptr
especto al coste por subscriptor, el uso de "#$% conlleva la eliminación de comple'os elementos 3&> y Sonet para simplificar las redes, por tanto abarata el coste. 3ctualmente, los e!uipos "#$% cuestan un E0K menos !ue los e!uipos G#$%.
+4# i#tancia 5ue DSL
na de las características !ue diferencian esta tecnología a la hora de implementarla, es el alcance físico de la fibra óptica. (on el 3*S+ la seal disminuye a medida !ue la central est ms ale'ada del usuario y su m)ima e)tensión es de L kilómetros, en cambio con las redes #$% es posible llegar a usuarios !ue est-n hasta 20 kilómetros del nodo o la central.
'nc6 e ,ana apr-ec6a,le
+os anchos de banda varían entre los dos protocolos. G#$% promete 1.2LGbps ó 2.LGbps en canal descendente y un ancho de banda escalable desde 1LL>bps hasta los 2.LGbps. "#$%, por su parte, ofrece un acho de banda sim-trico de 1Gbps donde se desperdician
apro)imadamente 2L0>bps en la codificación
Ta,la&.7Belocidades de transmisión "#$% y G#
%$
'lcance
(omo sucede con cual!uier otro protocolo, el alcance sobre fibra viene definido por el rango dinmico del enlace óptico. "n la actualidad, el alcance de ambos protocolos es apro)imadamente de unos 20Om, siendo limitado por el n6mero de $%s definidos para el nodo. G#$% soporta hasta 12< $%s. (on "#$% no e)iste una limitación en el n6mero de nodos, aun!ue 2LI es un valor m)imo adecuado. "n estas condiciones de e!uipado m)imo de nodos, evidentemente, el alcance m)imo de "#$% se reduce frente a G#$% al e)istir mayores p-rdidas de inserción derivadas del uso de un n6mero mayor de divisores ópticos.
"#te pr #u#criptr
"l uso de "#$% elimina completamente los costosos y comple'os e!uipos de transporte 3&>S*N de los operadores de transporte, simplificando sus redes y, por lo tanto, no imputando sus costes a los usuarios. Se ha estimado !ue "#$% repercute un 10K menos !ue G#$% el coste de los e!uipos de cabecera sobre los usuarios, estando al mismo nivel !ue otras tecnologías de acceso como B*S+.
E8iciencia e caa e#t4nar
3mbos protocolos #$% aaden overhead 5trfico no 6til a las tramas del protocolo !ue encapsulan 5#. "#$% es una estndar optimi7ado para longitud variable de pa!uete 5tramas ethernet de hasta 1L1< bytes seg6n el estndar <02.= "thernet. "n sistemas #$%s 3&> 5incluido G#$% los datos se transmiten en tramas fi'as 5celdas de L= bytes 5J
eleva este valor hasta el 1=.22K. #or otro lado, la codificación
Si#tema# e ge#ti$n
"#$% basa su e)periencia en sistemas de gestión "thernet sobre S%>#, mucho ms simplificados !ue los modelos de gestión y mantenimiento de capa 2 de 3&>. *e esta manera los sistemas de gestión "#$% suelen poder integrarse con soluciones !ue ya dispone el operador, como N#$penBie4 o similares.
Encriptaci$n
G#$% utili7a la encriptación definida en & estndar. Sin embargo G#$% sólo limita la encriptación al canal descendente. "#$% utili7a mecanismos *"S para canales ascendentes y descendentes.
Prtecci$n e re
3mbos protocolos disponen de mecanismos de protección de red específicos de cada implementación por parte del fabricante. "stos mecanismos incluyen protección del tramo de red y del tramo de intercone)ión con el operador de transporte.
9enta*a# Tcnica# EPON Tplg;a #unto?>ultipunto full?duple) (oncentración de trfico en ed de 3cceso 5ar!uitectura Nub/ #(( @le)ible 5lineal en rbol yo edundante 5S&#, S&# <02.14
Re
(apacidad 51 Gbps Q 3lcance 5hasta 20km Q nmune nterferencias (ompatibilidad "stndar <02.=ah (ompatible dispositivos # R "thernet
Seguria •
Seguridad/ B+3% <02.1A y *F3
"arrier "la## • •
edundancia en elementos comunes y en interfaces de red B+3% stacking, >S&# <02.1s y &runk aggregation <02.1ad, >ulticast
Triple Pla Ser-ice# (-ie=->=at#) •
(alidad de Servicio 5AoS <02.1p y *F3 50 colisiones, 0 fragmentación
?i,ligra8;a: @1A
<02.=3N?200J &echnology ? &elecommunications and nformation ")change Fet4een Systems ? +3%>3% R Specific e!uirements ? #art =/ (arrier Sense >ultiple 3ccess 4ith (ollision *etection 5(S>3(* 3ccess >ethod and #hysical +ayer Specifications 3mendment/ >edia 3ccess (ontrol #arameters, #hysical +ayers, and >anagement #arameters for Subscriber 3ccess %et4orks.
@%A
S. (. Grady, &he book on @&& @rom *esign &o *eployment/ 3 #ractical Guide &o @&& nfrastructure, 3*( &elecommunications %(, 200L. &?& :Gigabit?capable #assive $ptical %et4orks 5G#$%/ General characteristics;, &? @&A & ecommendation G.Ear7o 200=.
@BA
&?& :Gigabit?capable #assive $ptical %et4orks 5G#$%/ #hysical >edia *ependent 5#>* layer specification;, &?& ecommendation G.Ear7o 200=. @CA """ :&elecommunications and nformation e)change bet4een systemsT+ocal and metropolitan area net4orksTSpecific e!uirements.T#art =/ (arrier Sense >ultiple 3ccess 4ith (ollision *etection 5(S>3(* 3ccess >ethod and #hysical +ayer Specification;, 3%S""" Standard <02.=? 2002, edición 2002. @A """ <02.= Grupo de estudio "@> :"thernet #$% 5"#$%; 8$nline9. 3vailable/ http/444.ieee<02.org=efm
