GPON Parte 2 : Conociendo algo mas de Protocolos y Servicios

Requerimientos técnicos de acceso al Medio de Fibra Optica y sincronizacion de usuarios

El acceso a un medio compartido común (la fibra óptica) requiere de un mecanismo determinista ( un tiempo especifico para cada usuario)  que evite colisiones entre las informaciones de los Usuarios provinientes de sus ONT/ONUs y que garantice el ancho de banda a cada usuario

Todos los elementos de la red GPON (OLT del Proveedor y ONUs de los usuarios) están sincronizados a una referencia de tiempo común. De esta forma es posible asignar periodos estrictos y exclusivos de acceso al medio a cada usuario: TDMA (Time Division Multiple Access)

La sincronización se complementa con un sofisticado método de ranging y ecualización para que el acceso al medio de la ONT/ONU se produzca en el instante preciso, acorde con la distancia física que le separa a la ONU(Usuario) de la OLT (Proveedor).Esto permite que cada usuario tenga un periodo de tiempo igual al de los demás, a pesar de no estar a la misma distancia de la OLT que los otro usuario, garantizando la equidad y calidad para todos los usuarios.

Operacion,Administración y Mantenimiento  (OAM) en GPON

Las recomendaciones GPON desarrollaron  robustos mecanismos OAM (operación,
administración y mantenimiento) que faciliten al operador la gestión centralizada de los equipos de
usuario (ONT/ONUs), sin la intervención de los usuarios
– Permite establecer un punto de demarcación entre la red de operador y la del cliente
– Gestión remota de las ONTs (teledescarga de actualizaciones, parámetros de funcionamiento, etc)
– Facilita de configuración y gestión de servicios de usuario: ancho de banda, características del servicio de voz, vídeo multicast, etc.


Normas de GPON

Normas de la Unión Internacional de Telecomunicaciones ITU-T

Serie G.984.x GPON

– G.984.2 Nivel físico
– G.984.3 Transmisión
– G.984.4 OMCI
– G.984.5 Ampliación de bandas WDM
– G.984.6 y G.984.7 GPON de largo alcance

G.987.x XG-PON (10G-PON)

– G.987.2 Nivel físico
– G.987.3 Transmisión
– G.987.4 Extensión de alcance

- G.988 OMCI aplicable a XGPON

Normas de la Broadband  Forum

TR-069 Gestión en banda de equipo de usuario (CPE)
TR-156 Modelo de referencia de etiquetado y agregación de tráfico
TR-167 Arquitectura servicios para nodos de acceso Ethernet con interfaz GPON
TR-247 Test de conformidad de ONT
TR-255 Interoperabilidad GPON

Capas de Protocolos en GPON

Capa 3: OMCI y GEM

OMCI (ONT Management and  Control Interface). 

* Este protocolo es la  Interface de Control y Adminisracion de Equipos de Usuario ONT. 

* Cada entidad logica que va a  ser administrada remotamente por la OLT tiene su propio  

MIB (Management Information Base) que permite definirla como entidad OMCI

* Permite la Gestion completa de la ONT del Usuario: Ancho de Banda, Parámetros de Transmisión, Inicio de Sesion, Habilitacion, Configuracion y Gestion de Servicios del Usuario 

* Cada Equipo ONT establece un Canal OMCI 

* Se enfoca en la perspectiva y necesidades  del Usuario 

GEM (GPON Encapsulation Method)

* Este protocolo se encarga de las características particulares de transmisión que tiene cada tipo de Servicio del usuario

* Establece Canales unicast Bidireccionales y Canales Multicast Unidireccionales 

* Se enfoca en la perspectiva del tipo de servicio que se quiere establecer (Datos, Video, Voz)

GEM y OMC en conjunto hacen:

* Configuración y gestión de servicios

* Configuración y gestión del subnivel adaptación GTC

Capa 2:  GTC ( GPON Transmission Convergence) 

* Este protocolo es la capa de Convergencia de la Transmision en GPON 

*  Realiza Definición y multiplexación de tramas GTC

*  Ejecuta la Asignación de ancho de banda

*  Controla el  Acceso al medio en canal ascendente

*  Realiza los mecanismos de control de errores  FEC

*  Implementa la Seguridad con AES

* Ejecuta la Activación de las ONT

*  Establece los canales de gestion de capa fisica  PLOAM (Physical layer OAM messaging channel)

Capa 1:  Capa Fisica GPON - PMD  (Physical Media Dependent) 

*  Define las Velocidades de transmisión, junto con la modulacion (X-QAM) 

* Sensibilidad de Recepcion  y P otencia óptica de Salida de las ONU y OLT

* Codificación  No Retorno a Cero NRZ

* Longitudes de onda  opticas up y down (Video Desendente 1550 nm, GPON Descendente 1490 nm,  GPON Ascendente 1310 nm)

 Algo mas de los canales de GEM: GPON Encapsulation Method

a)  Canal GEM unicast bidireccional: Se establece un canal  dedicado entre el cliente ONU y el Servidor (OLT)  para el servicio al ser unicast, el cual permite transmision de informacion de OLT a ONU y viseceversa, por ser bidireccional. 

* El servicio de datos establece su propio Canal GEM unicast bidireccional.

* El servicio de  voz establece su propio Canal GEM unicast bidireccional.

* El servicio de video estable su propio Canal GEM unicast bidireccional para controlar los parametos unicos de la transmision  de video del usuario tales como la calidad que esta siendo enviada y recibida, peticiones de inicio/fin/cambio de contenido a ser visualizado, etc.

b) Canal GEM multicast unidireccional: Se establece un canal que es compartido por mas de un cliente ( ONU ) con el servidor (OLT) para el servicio al ser multicast, el cual permite la transmision solo en el sentido del Servidor (OLT) a los Usuarios (ONUs), por ser unidreccional 

* El servicio de video  solicita su membresia en un Canal GEM Multicast unidireccional para participar de la transmision de un determinado contenido de video que esta transmitiendo el servidor del Proveedor (OLT). Esto es asi porque seria ineficiente y costoso dar una copia del mismo contenido de video a cada usuario (ONU) que lo solicite, esto incrementara mucho el ancho de banda necesarios para todas las transmisiones, por lo cual se recurre a la transmisión multicast

c) Canal GEM OMCC: Es el canal de Gestion de todos los servicios y de todos los parametros del usuario, que se realiza por medio de OMCI

Los Servicios en GPON

En la practica la OLT  del Proveedor puede estar integrado con un Switch Layer 2

En la practoca la ONU del Usuarios viene integrado con un Switch/ Router con funcions de WIFI.

Gestion de todos los servicios :

Esto es hecho de manera remota, representada por el Servidor de Administracion Telnet GPON (Amarillo). Se establece un unico canal e de gestion OMCI usando un Ganal de Gestion GEM OMCC. Fijese que se establece este canal estrictamente entre la OLT ( Proveedor) y la  ONU ( Cliente). 

Servicio de Transmision  de datos  de Internet

Se establece utilizando conexiones dedicadas de Ethernet Punto a Punto( PPPoE ) y asignacion  dinamica de direcciones IP y otros parametros a cada usuario por lo cual se nececita un Servidor PPPoE/ DHCP ( Mas exactamente se utiliza una Red de Servicios de Internet con Jerarquias de Router y Switchs)  Se puede ver que se implementa   una VLAN exclusiva para el servicio de datos (VLAN 100 Internet)  el cual se mapea en el Canal GEM unicast bidireccional,  dedicado al usuario. Del lado del cliente ( La computadora) este debe manejar el protocolo DHCP.

Servicio de  Voz

Se establece una conexion para el servicio de voz utilizando el protocolo de inicio de Sesion SIP donde esta la direccion IP, el puerto, e incluso los codecs de voz a ser usados (G.711, AMR, etc) por lo cual debe tenerse un Servidor de Voz/SIP ( Mas exactamente se utiliza un Red de Servicios de Voz con una Central VoiP, IMS, etc). Se puede ver que se implementa una VLAN exclusiva para el servicio de voz ( VLAN 200 Voz IP) el cual se mapea en el canal GEM unicast bidireccional ,dedicado  para el usuario. Del lado del Cliente debe haber un teléfono normal si el equipo ONU hace la conversion digital a analogica por un puesto FXO , o bien un teléfono IP.

Servicio de Video

Se establece una conexion  para el servicio de video utilizando algún protocolo de video H.323/H.324/H.325 etc  por lo cual se nececita un Servidor de Video ( Mas exactamente se usa una Red de Servicios  Audiovisuales Se obvian por simplicidad muchos otros aspectos de la provisión del servicio de video tales como  la generación, adquisición o  administración de señales de TV y Multimedia  vía aire/cable o satelite).  Se puede ver que se implementa   una VLAN exclusiva para el servicio de video  (VLAN 300 Video IP  ), este se mapea en un Canal GEM unicast bidireccional, por el cual el cliente puede dar inicio,fin y control a la transmision que desea ver, y se pueden obtener otros parametros de calidad y un Canal GEM Multicast unidireccional donde el Proveedor (OLT) transmite una señal a la que se pueden suscribir uno omas usuarios ( ONUs)

Del lado del cliente debe haber un equipo decodificador de codecs de Video H.323/H.324/H.325 etc denominado SET-TOP-BOX, dede luego todo viaja en paquetes IP