La tecnología de acceso a redes ópticas está cambiando profundamente nuestra experiencia de banda ancha. La red óptica pasiva (PON), con su arquitectura única, se ha convertido en la opción principal para la fibra hasta el hogar. Reemplaza equipos activos con divisores ópticos pasivos, reduciendo en gran medida los costos de construcción y mantenimiento. También tiene capacidades de gran ancho de banda y cobertura de larga distancia, desde los primeros APON y EPON hasta los actuales GPON y 10G – PON, esta tecnología continúa evolucionando, apoyando la popularización de la banda ancha Gigabit e incluso 10 Gigabit. Comprender PON es extremadamente crítico para entender cómo obtener la banda ancha de alta velocidad en nuestras manos.
¿Cuál es el principio de funcionamiento básico de la tecnología PON?
Una estructura con una topología de árbol "punto a multipunto" forma el núcleo de la red PON. Partiendo de la sala de ordenadores central del operador, se conecta una fibra óptica troncal a un divisor óptico pasivo. Este divisor óptico no necesita alimentación, simplemente divide la señal óptica para completar la tarea y luego distribuye la señal a múltiples usuarios finales. En la dirección de enlace descendente, se utiliza la transmisión y todos los usuarios pueden recibir datos, pero la seguridad está garantizada mediante el cifrado. En la dirección de enlace ascendente, se utiliza el acceso múltiple por división de tiempo y cada usuario envía datos dentro de su propio intervalo de tiempo asignado, evitando así conflictos.
Esta arquitectura tiene importantes ventajas. Todas las conexiones desde la sala de ordenadores a los usuarios se realizan mediante fibras ópticas y componentes pasivos, lo que evita los problemas de construcción de salas de ordenadores al aire libre y mantenimiento del suministro eléctrico. Mejora enormemente la confiabilidad y la estabilidad de la red. Una fibra óptica troncal puede dar servicio a 32 hogares y una fibra óptica troncal puede dar servicio incluso a 64 hogares. Distribuye significativamente el costo de la fibra óptica troncal y el costo de los puertos del equipo central, haciendo económicamente viable la implementación de fibra hasta el hogar a gran escala. Ésta es la base de nuestra capacidad de utilizar banda ancha de alta velocidad asequible.
¿Cuáles son los principales tipos y estándares de tecnología PON?
Al principio, existían dos formas técnicas, APON y BPON, pero no lograron una promoción y aplicación a gran escala. La tecnología PON no siempre permanece sin cambios y sus estándares han pasado por muchas iteraciones. Posteriormente, dos campos de estándares ocuparon una posición dominante: uno de ellos fue la red óptica pasiva Ethernet liderada por IEEE. Este tipo de red es EPON. Está construido y compuesto en base al protocolo Ethernet maduro. Es relativamente simple y fácil de implementar y el costo es relativamente bajo. Uno es muy utilizado en mercados como China; la otra es la red óptica pasiva gigabit establecida por el UIT-T, que es GPON. Utiliza un formato de encapsulación más eficiente, tiene una mayor eficiencia en el uso del ancho de banda y puede admitir funciones de administración más potentes. Existen amplias prácticas de aplicación dentro del alcance.
En los últimos años, 10G-PON se ha convertido en el foco de las actualizaciones. También se divide en estándares como 10G EPON y XG-PON, que pueden proporcionar un ancho de banda 10G simétrico o asimétrico de enlace ascendente y descendente. No es sólo la base de apoyo para el acceso de banda ancha Gigabit a los hogares, sino también una piedra angular clave para aplicaciones futuras como hogares inteligentes, vídeo 8K y juegos en la nube. En la actualidad, los operadores generalmente utilizan el modo de compatibilidad de GPON y 10G-PON para lograr actualizaciones fluidas y brindar servicios de ultra alta velocidad a aquellos usuarios que requieren un mayor ancho de banda y al mismo tiempo garantizar a los usuarios existentes.
¿Cuáles son las ventajas de las redes PON frente a las redes ópticas activas?
En comparación con las redes ópticas activas (AON), que requieren dispositivos de relé de conversión fotoeléctrica a lo largo del camino, la naturaleza "pasiva" de PON aporta ventajas decisivas. La manifestación más intuitiva es la reducción de costos y la reducción del consumo de energía. No es necesario que toda la red suministre energía a los puntos de división y cree un entorno de sala de ordenadores. Esto no sólo reduce los gastos de electricidad, sino que también elimina fundamentalmente el riesgo de interrupción de la red debido a un fallo en el suministro eléctrico. Los puntos de falla del equipo también se reducen considerablemente y la solidez de la red mejora significativamente.
Los divisores ópticos pasivos casi no requieren mantenimiento una vez instalados, mientras que los equipos activos requieren monitoreo remoto y mantenimiento en el sitio. La operación y el mantenimiento simplificados son otra ventaja importante. Esto permite que el equipo de mantenimiento del operador se centre más en la sala de ordenadores central y en los terminales de usuario, mejorando así la eficiencia de operación y mantenimiento. Para los usuarios, esto significa conexiones de red más estables y menos quejas por interrupciones. A largo plazo, esta arquitectura de red simple y robusta es una de las mejores opciones para construir una red de infraestructura de banda ancha nacional altamente confiable y de amplia cobertura.
Cómo la tecnología PON respalda los hogares inteligentes y las ciudades gigabit
PON no sólo ofrece velocidades de red más rápidas, sino que también es la piedra angular de un nuevo estilo de vida. En escenarios de hogares inteligentes, el ancho de banda doméstico Gigabit hace que la transmisión de video de ultra alta definición 4K/8K, los juegos en la nube y las experiencias VR/AR sean fluidas y sin obstáculos. Hay una gran cantidad de dispositivos inteligentes en el hogar, como cámaras de seguridad, electrodomésticos inteligentes y sensores ambientales, que requieren conexiones de red estables para la sincronización de datos y el control remoto. El gran ancho de banda y la baja latencia de la red PON brindan garantías confiables.
Observado a nivel de ciudad, PON es el núcleo que transporta la parte de "Gigabit City" y "All-Optical Network City". No solo presta servicios a familias, sino que también utiliza fibra óptica para llegar a empresas y estaciones base, proporcionando conexiones fijas de alta calidad a backhaul móvil 5G, líneas dedicadas empresariales y redes gubernamentales en la nube. Una red PON con amplia cobertura, como el nervio digital de una ciudad, extiende las capacidades informáticas, de almacenamiento y de aplicaciones desde la nube central hasta el borde de la red, abriendo el camino para servicios sociales digitales como oficinas remotas, educación en línea y atención médica inteligente.
¿Qué factores prácticos deben considerarse al implementar una red PON?
Cuando se lleva a cabo el trabajo de implementación, la planificación y el diseño son extremadamente importantes y críticos. Para situaciones relevantes, es necesario realizar cálculos numéricos precisos del balance de potencia óptica. La pérdida óptica desde el terminal de la línea óptica hasta el usuario en la ubicación más alejada debe estar dentro del rango permitido para todo el equipo. En realidad, esta situación implica una consideración integral de los tipos de fibras ópticas clasificadas según sus propiedades, el número específico de conectores, la relación de división y la distancia de transmisión. En términos generales, proporciones como 1:32 o 1:64 son proporciones de división relativamente comunes, pero una vez que la proporción de división aumenta en consecuencia. En este caso, la potencia óptica asignada a cada usuario será menor. Como resultado, la distancia de transmisión será limitada o el número de usuarios será limitado hasta cierto punto.
La arquitectura de la red está determinada por la densidad de usuarios y las necesidades comerciales. En áreas residenciales de alta densidad, se puede utilizar la división de varios niveles para cubrir una gran cantidad de usuarios; en edificios comerciales, se puede utilizar una relación de división más baja para garantizar que los usuarios empresariales tengan requisitos de calidad y ancho de banda elevados. Además, se deben tener en cuenta los recursos de tuberías existentes, la dificultad de la construcción de viviendas y la fluidez de futuras actualizaciones a 10G-PON o incluso tarifas más altas. Una planificación inicial adecuada puede evitar la duplicación de construcciones en el futuro y así proteger la inversión.
¿Cómo evolucionará la tecnología PON en el futuro?
La evolución de la tecnología nunca se ha detenido. Después de 10G-PON, la industria ya está discutiendo tecnologías 25G/50G-PON e incluso 100G-PON. Estos estándares PON de mayor velocidad estarán orientados a la futura Internet industrial, la interacción inmersiva en tiempo real, la detección masiva de IoT y otros escenarios que tienen requisitos extremos de ancho de banda y latencia. Competirán con Wi-Fi 7 y las tecnologías móviles 5G-/6G colaborarán entre sí para crear una experiencia gigabit tridimensional perfecta.
Al mismo tiempo, la propia red PON también se está desarrollando en la dirección de la inteligencia y la integración. Con la introducción de SDN (red definida por software) y tecnología de inteligencia artificial, puede lograr una división dinámica y una programación inteligente de los recursos de la red, proporcionando servicios de red privada virtual diferenciados y garantizados para diferentes aplicaciones industriales. La integración de PON y 5G a nivel de transmisión se profundizará aún más, logrando una gestión y control unificados y una operación eficiente de redes fijo-móviles a nivel de infraestructura y, en última instancia, creando una base totalmente óptica más inteligente, más flexible y más ecológica.
Para aquellos de ustedes que están pensando en actualizar su red doméstica o prestar atención a la tendencia de desarrollo de la industria de las comunicaciones, ¿cuáles creen que serán los cambios más esperados en la vida personal o en la sociedad provocados por la tecnología PON en los próximos tres a cinco años? Bienvenido a compartir sus puntos de vista y opiniones en el área de comentarios. Si cree que este artículo es útil, dele también un Me gusta para apoyarlo.
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