Fundamentos tecnológicos, evolución, y futuro de la tecnología de acceso óptico pasivo (PON)

31/01/2023
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(Més avall trobareu la versió en català d’aquest contingut: Fonaments tecnològics, evolució, i futur de la tecnologia d’accés òptica passiva (PON).)

Fue a finales del año 2007 cuando Telefónica empezó una prueba piloto de despliegue de fibra óptica hasta el hogar en 10000 viviendas en nuestro territorio. El objetivo era dar acceso de banda ancha simétrica a más de 30 Mbps y prestar servicios triple play (voz, vídeo y datos) sobre la misma red, lo que era difícil con la tecnología xDSL y la red de par trenzado de cobre. Para ello se escogió la tecnología GPON (del inglés, Gigabit Passive Optical Network), estandarizada por la ITU (del inglés, International Telecommunications Union) en la serie G.984. En esta serie de estándares, formada por 4 documentos, se describe la arquitectura, los componentes y las características técnicas de una red de fibra óptica pasiva: aspectos generales [1], aspectos de capa física [2], aspectos de la capa de enlace de datos [3], y aspectos de gestión de la red [4]. 

A modo de resumen, una red GPON se basa en 3 componentes principales, tal y como se muestra en la Figura 1. En primer lugar, tenemos la OLT (del inglés, Optical Line Terminal), que es el equipo de cabecera ubicado en las instalaciones de la operadora de telecomunicación, y que se encarga de interconectar los dispositivos de la red PON con el resto de la infraestructura de la operadora. En segundo lugar, tenemos la ONT (del inglés, Optical Netork Terminal) u ONU (del inglés, Optical Network Unit), que es el equipo que se instala en casa del usuario y que se encarga de convertir la señal eléctrica a óptica (y al revés) para permitir la comunicación con la OLT. Por último, tenemos la ODN (en inglés, Optical Distribution Network), que es propiamente la red óptica pasiva, y que está formada por las acometidas de fibra óptica y los splitters pasivos, permitiendo que la luz viaje en ambas direcciones. 

Figura 1 – Arquitectura de una red GPON con la OLT (equipo del operador de telecomunicaciones), la ODN (red de distribución óptica pasiva) y las ONU (equipos de los usuarios finales). Fuente: [2].

Desde el punto de vista funcional, cabe destacar que las redes PON utilizan fibra óptica símplex y monomodo, con un diámetro 9/125 (core/revestimiento) micrómetros. Sobre esta fibra se multiplexan dos longitudes de onda (colores) para realizar el envío de datos en modo full-dúplex: en el sentido ascendente (ONT-OLT) se utiliza una longitud de onda de 1330 nm, mientras que en el sentido descendente (OLT-ONT) se utiliza una longitud de onda de 1490 nm. También hay que tener en cuenta que la distancia máxima entre el OLT y las ONT es de 20 kilómetros, y que a la hora de realizar el despliegue hay que tener en cuenta que la potencia de transmisión máxima es de +3 dBm, mientras que la sensibilidad de los equipos receptores está en torno a los -28 dBm. Así pues, a la hora de realizar el despliegue hay que hacer un balance de potencia óptico que tenga en cuenta las pérdidas causadas por la fibra (habitualmente 0.2 dB/km), los splitters (aproximadamente 3 dB cada vez que se dobla el número de puertos) y, finalmente, los conectores (0.5 dB/conector), para asegurar que la potencia recibida por el OLT y las ONT está dentro del margen de funcionamiento.

Por otra parte, hay que tener en cuenta que utilizando la tecnología GPON se pueden llevar a cabo tres tipos de despliegues: FTTC, FTTB o FTTH, tal y como se muestra en la Figura 2. En el caso de FTTC (del inglés, Fiber-to-the-Curve) la red de fibra óptica se utiliza para llegar de la central de telefonía hasta un barrio, y partir de ahí se utiliza la infraestructura de telecomunicaciones existente para llegar a los usuarios finales, típicamente la red de cobre con la tecnología xDSL (en inglés, Digital Subscriber Line) o la red coaxial con la tecnología HFC (en inglés, Hybrid Fiber-Coaxial). En cambio, en el caso de FTTB (en inglés, Fiber-to-the-Building) la red de fibra óptica se hace llegar hasta cada edificio, y allí se utiliza la infraestructura de telecomunicaciones existente, como en el caso del despliegue FTTC. Finalmente, en el caso de FTTH (Fiber-to-the-Home) el despliegue de la fibra óptica se hace hasta llegar a la casa del cliente. 

Figura 2 – Modelos de despliegue de una red GPON según se haga llegar la fibra óptica: FTTC, FTTB y FTTH, respectivamente. Fuente: [1].

En el ámbito estatal, sin embargo, la mayoría de despliegues son de tipo FTTH. Esto se debe a que a pesar de tener un mayor coste de despliegue inicial, tienen varias ventajas a medio/largo plazo para los operadores de telecomunicaciones. Por un lado, permite alcanzar el máximo potencial de la fibra óptica, ofreciendo servicios de banda ancha de hasta 1 Gbps simétricos con la tecnología GPON actual. Por otra parte, permiten eliminar la red y los equipos de las tecnologías legacy, ya sea xDSL o HFC, reduciendo el consumo eléctrico y simplificando la gestión de la red. Así, como puede verse en la Figura 3, la red GPON en modalidad FTTH sale de la central de la operadora de telecomunicaciones y se distribuye a los diferentes edificios de la zona de cobertura a través de splitters pasivos. Una vez llega a cada edificio, la fibra óptica entra en el edificio a través del RITI (Registro de Instalación de Telecomunicaciones Inferior), donde se lleva a cabo otro nivel desplitting para llegar a cada una de las viviendas de la finca de forma individual.

Figura 3 – Arquitectura de una red GPON que envía la fibra óptica hasta los usuarios finales. Fuente: [bandaancha.eu].

De esta forma, utilizando la tecnología GPON y la arquitectura FFTH, los operadores de telecomunicación pueden ofrecer una tasa de transmisión de 2.5 Gbps de descarga y 1.25 Gbps de subida por puerto PON. Además, cada puerto PON de una OLT puede servir hasta 128 usuarios, y cada OLT suele tener entre 4 y 32 puertos PON. Así, cada OLT puede servir entre 512 y 4096 clientes, pero debe tenerse claro que la tasa de transmisión de cada puerto PON es compartida por todos los usuarios que están conectados y están activos. Por tanto, en momentos de máxima ocupación (por ejemplo, por las noches) se puede dar el caso de que haya saturación en el puerto PON. Por ejemplo, si un puerto PON tuviera 128 usuarios y todos estuvieran descargando a la vez, cada usuario recibiría unos 20 Mbps de media. 

Sobre el proceso de despliegue de la fibra por el territorio, debe tenerse en cuenta que el gobierno y el organismo regulador en el ámbito de las telecomunicaciones (CNMC, Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia) intervinieron con dos objetivos concretos: 1 ) evitar el monopolio de la infraestructura que había existido con la red de cobre, y 2) evitar que los operadores desplegaran su red sobre el mismo territorio de forma duplicada. Esto debía permitir que los operadores desplegaran más rápidamente la red de fibra óptica y al mismo tiempo lo hicieran de manera más económica, al poder concentrar las inversiones y evitar duplicidades. Para ello se obligó a los operadores a repartirse el territorio donde realizar su despliegue de red, y también obligó a los operadores dominantes de cada zona a revender los servicios de acceso en modo mayorista. Así, el programa NEBA (Nuevo Ethernet de Banda Ancha) permite que los operadores no dominantes en una zona puedan prestar sus servicios de acceso utilizando la red del operador dominante a cambio de una contraprestación (alquiler) a precio regulado. 

En la Figura 4 se puede ver la arquitectura del servicio NEBA LOCAL de Telefónica. Como puede verse, el operador que contrata el servicio NEBA utiliza la red de fibra óptica GPON del operador que presta el servicio para llegar a la OLT, que también es propiedad de este último. Una vez en el OLT, el operador que presta el servicio se encarga de agregar los datos de todos los usuarios de cada operador que contrata el servicio presentes en esa zona de cobertura, y de transportarlos hasta el PAI-L , que es el punto de entrega del servicio al operador que contrata el acceso NEBA. A partir de ahí el operador que contrata el servicio NEBA recibe el tráfico de datos de todos sus clientes y los transporta por su red core para ofrecer los servicios que desee, ya sea acceso a Internet de banda ancha o bien servicios de valor añadido, como telefonía digital o televisión a la carta. Como puede verse en [6], las características y el precio del servicio están regulados y han sido aceptados por la CNMC. 

Figura 4 – Arquitectura del servicio NEBA que permite a los operadores de telecomunicación utilizar la red de acceso de fibra óptica de Telefónica para prestar sus servicios. Fuente: [6].

Mirando atrás podemos ver cómo este modelo de despliegue ha funcionado satisfactoriamente, y hoy en día la tasa de penetración de la fibra óptica en nuestro país es del superior al 70% prácticamente en todo el territorio, tal y como se muestra en la Figura 5. Además, esta tasa de penetración es una de las más altas de Europa, lo que supone también un éxito de las políticas desplegadas en la última década en materia de infraestructuras de telecomunicaciones. Aun así, hay dos problemas principales a tener en cuenta a la hora de analizar la viabilidad de este modelo de cara al futuro.

Figura 5 – Mapa de cobertura de la tecnología de acceso GPON agregada por comunidades autónomas hasta el mes de junio del año 2021. Fuente: [Ministerio de Asuntos Económicos y Transformación Digital].

Por un lado, vemos como poco a poco este modelo de despliegue organizado se ha ido deshaciendo, sobre todo a medida que los operadores no dominantes en un territorio han tenido recursos económicos disponibles para invertir en el despliegue de la red propia. Esto se debe a que, pese a que el precio del servicio NEBA está regulado, su coste es fijo y supone una bajada del margen de beneficio por el operador que lo subcontrata. Así, en casos donde la densidad de población es alta, el operador no dominante tiene un incentivo a medio/largo plazo para realizar la inversión en su propia red, ya que podrá recuperarla al ahorrarse pagar el coste fijo que supone el acceso indirecto. Por eso en ciudades medianas y grandes nos encontramos calles donde hay desplegadas más de tres redes de fibra óptica en paralelo, tal y como se muestra en la Figura 6.

Figura 6 – Cajas splitter de redes GPON de diferentes operadores en una fachada. Fuente: [Elaboración propia].

Por otra parte, vemos cómo existen lugares del territorio con baja densidad de población donde la fibra óptica todavía no ha llegado. En este caso, la situación es culpa de la baja tasa de rentabilidad de la inversión que supone realizar el despliegue de la red de fibra óptica. En estos casos hemos visto cómo pequeños operadores de telecomunicación locales han aparecido y han desplegado su propia red GPON, demostrando que sí es rentable realizar el despliegue y dar un servicio de proximidad. Este es el caso de operadores como XARTIC, que da servicio a la comarca de Osona, en la provincia de Girona. En paralelo, el gobierno también ha impulsado el plan PEBA (Programa de Extensión de la Banda Ancha de Nueva Generación), que permite a los operadores mayoristas invertir en el despliegue de red de fibra óptica de forma subvencionada en territorios donde la densidad de población es baja. Si bien este plan tiene una finalidad positiva, el despliegue puede tener un efecto negativo sobre los operadores locales, que han desplegado la red de fibra óptica con recursos propios.

Por último, también hay que destacar que en los últimos años van cogiendo nuevas tecnologías basadas en el concepto de red óptica pasiva (PON). En concreto, en los últimos años se han aprobado las especificaciones técnicas de las tecnologías XG-PON (ITU-T G.987) que permiten tasas de bajada de 10 Gbps y subida de 2.5 Gbps, respectivamente, y XGS-PON (ITU -T G.9807) que permite tasas de bajada y subida de 10 Gbps simétricos. Por último, también se está trabajando con las especificaciones técnicas de la tecnología NG-PON2 (ITU-T G.989) que utiliza diferentes longitudes de onda de subida y bajada para ofrecer tasas de transmisión de hasta 80 Gbps simétricos, tal y como se muestra en la Figura 7. De hecho, desde hace un par de años ya hay algunas empresas que prestan servicios PON utilizando la tecnología XGS-PON en algunas ciudades del territorio, y permiten el acceso simétrico hasta a 10 Gbps. 

Figura 7 – Evolución de las distintas tecnologías PON a lo largo de los años. Fuente: [5].

A pesar de las ventajas que supone el acceso a estas velocidades en el ámbito doméstico, hay que tener presente que para disfrutarlo es necesario realizar una inversión importante en equipamiento (tarjetas de red Ethernet 10 Gbps, cableado Ethernet de categoría 7A, etc.), ya que de lo contrario la red local será el límite y no se podrá sacar partido a la red de acceso. Además, también hay que tener en cuenta que hoy en día resulta difícil encontrar un caso de uso en el ámbito residencial que requiera esta velocidad de acceso. Por ejemplo, un streaming de vídeo en formato 8k (7680×4320 píxeles), 60 fotogramas por segundo y formato HDR (10 bits) requiere una tasa de transmisión de pico de unos 100 Mbps, lo que es realizable incluso con la tecnología GPON actual.

Sin embargo, en todo caso es relevante destacar que estas nuevas tecnologías PON pueden coexistir con la tecnología GPON actual, ya que la mayoría utilizan unas longitudes de onda diferentes para el canal de subida (US, Upstream) y para la de bajada (DS, Downstream), tal y como se muestra en la Figura 8. En concreto, vemos cómo la tecnología GPON utiliza 1330 nm para el canal de subida y 1490 nm para el canal de bajada. En cambio, la tecnología XGS-PON utiliza 1270 nm por el canal de subida y 1577 nm por el canal de bajada. Por tanto, la transición de la tecnología GPON hacia la tecnología XGS-PON se podrá hacer de forma ordenada y sin requerir modificaciones en la parte de la red de acceso, de forma que se minimiza el coste de despliegue de nueva infraestructura. Sin embargo, sí será necesario adaptar el equipamiento de la banda del operador de telecomunicaciones para permitir la coexistencia de las diferentes longitudes de onda usadas, así como el equipamiento para soportar la nueva tecnología tanto en el lado del operador (OLT) como la banda del usuario (ONT/ONU). 

Figura 8 – Esquema de asignación de canales de subida (US, Upstream) y bajada (DS, Downstream) de las diferentes tecnologías GPON. Fuente: [5].

Ahora que hemos tratado los fundamentos y evolución de la tecnología GPON para dar acceso de banda ancha a los usuarios finales, sean residenciales o comerciales, en próximos artículos de esta serie trataremos la arquitectura de la red core y los diferentes protocolos que utiliza el operador de telecomunicaciones para prestar los distintos servicios a los usuarios. 


Referencias

[1] ITU-T G.984.1: Redes ópticas pasivas con capacidad de Gigabits: Características generales. 

[2] ITU-T G.984.2: Redes ópticas pasivas con capacidad de gigabits: Especificación de la capa dependiente de los medios físicos.

[3] ITU-T G.984.3: Redes ópticas pasivas con capacidad de gigabits: Especificación de la capa de convergencia de transmisión.

[4] ITU-T G.984.4: Redes ópticas pasivas con capacidad de gigabits: Especificación de la interfaz de control y gestión de la terminación de red óptica.

[5] Dezhi Zhang, Dekun Liu, Xuming Wu, y Derek Nesset, «Progreso de ITU-T high speed pasive optical network (50G-PON) standardization,» J. Opt. Común. Netw. 12, D99-D108 (2020)

[6] Telefonica España. Servicio NEBA LOCAL: Descripción técnica y Procedimientos. Disponible online en: https://www.cnmc.es/sites/default/files/editor_contenidos/Telecomunicaciones/Ofertas/NEBA%20Local/Texto_NEBA_local_vigente.pdf

Fonaments tecnològics, evolució, i futur de la tecnologia d’accés òptica passiva (PON)

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Va ser a finals de l’any 2007 quan Telefonica va començar una prova pilot de desplegament de fibra òptica fins a la llar a 10000 habitatges al nostre territori. L’objectiu era donar accés de banda ampla simètrica a més de 30 Mbps i prestar serveis triple play (veu, vídeo i dades) sobre la mateixa xarxa, cosa que era difícil amb la tecnologia xDSL i la xarxa de parell de coure trenat. Per fer-ho es va escollir la tecnologia GPON (de l’anglès, Gigabit Passive Optical Network), estandarditzada per la ITU (de l’anglès, International Telecommunications Union) a la sèrie G.984. En aquesta sèrie d’estàndards, formada per 4 documents, es descriu l’arquitectura, els components i les característiques tècniques d’una xarxa de fibra òptica passiva: aspectes generals [1], aspectes de capa física [2], aspectes de la capa d’enllaç de dades [3], i aspectes de gestió de la xarxa [4].

A tall de resum, una xarxa GPON es basa en 3 components principals, tal com es mostra a la Figura 1. En primer lloc, tenim l’OLT (de l’anglès, Optical Line Terminal), que és l’equip de capçalera ubicat a les instal·lacions de l’operadora de telecomunicació, i que s’encarrega d’interconnectar els dispositius de la xarxa PON amb la resta de la infraestructura de l’operadora. En segon lloc, tenim l’ONT (de l’anglès, Optical Netork Terminal) o ONU (de l’anglès, Optical Network Unit), que és l’equip que s’instal·la a casa de l’usuari i que s’encarrega de convertir el senyal elèctric a òptic (i a l’inrevés) per tal de permetre la comunicació amb l’OLT.  Finalment, tenim l’ODN (en anglès, Optical Distribution Network), que és pròpiament la xarxa òptica passiva, i que està formada per les escomeses de fibra òptica i els splitters passius, permetent que la llum viatgi en les dues direccions.

Figura 1 – Arquitectura d’una xarxa GPON amb l’OLT (equip de l’operador de telecomunicacions), l’ODN (xarxa de distribució òptica passiva) i les ONU (equips dels usuaris finals). Font: [2].

Des del punt de vista funcional, cal destacar que les xarxes PON utilitzen fibra òptica símplex i monomode, amb un diàmetre 9/125 (core/revestiment) micròmetres. Sobre aquesta fibra es multiplexen dues longituds d’ona (colors) per tal de fer l’enviament de dades en mode full dúplex: en el sentit ascendent (ONT-OLT) es fa servir una longitud d’ona de 1330 nm, mentre que en el sentit descendent (OLT-ONT) es fa servir una longitud d’ona de 1490 nm. També cal tenir en compte que la distància màxima entre l’OLT i les ONT és de 20 quilòmetres, i que a l’hora de fer el desplegament cal tenir en compte que la potència de transmissió màxima és de +3 dBm, mentre que la sensibilitat dels equips receptors està al voltant dels -28 dBm. Així doncs, a l’hora de fer el desplegament cal fer un balanç de potència òptic que tingui en compte les pèrdues causades per la fibra (habitualment 0.2 dB/km), els splitters (aproximadament 3 dB cada vegada que es dobla el nombre de ports) i, finalment, els connectors (0.5 dB/connector) per assegurar que la potència rebuda per l’OLT i les ONT està dintre del marge de funcionament. 

D’altra banda, cal tenir en compte que utilitzant la tecnologia GPON es poden dur a terme tres tipus de desplegaments: FTTC, FTTB o FTTH, tal com es mostra a la Figura 2. En el cas de FTTC (de l’anglès, Fiber-to-the-Curve) la xarxa de fibra òptica es fa servir per arribar de la central de telefonia fins a un barri, i a partir d’aquí s’utilitza la infraestructura de telecomunicacions existent per arribar als usuaris finals, típicament la xarxa de coure amb la tecnologia xDSL (en anglès, Digital Subscriber Line) o la xarxa coaxial amb la tecnologia HFC (en anglès, Hybrid Fiber-Coaxial). En canvi, en el cas de FTTB (en anglès, Fiber-to-the-Building) la xarxa de fibra òptica es fa arribar fins a cada edifici, i allà es fa servir la infraestructura de telecomunicacions existent, com en el cas del desplegament FTTC. Finalment, en el cas de FTTH (Fiber-to-the-Home) el desplegament de la fibra òptica es fa fins a arribar a la casa del client.

Figura 2 – Models de desplegament d’una xarxa GPON segons on es fa arribar la fibra òptica: FTTC, FTTB i FTTH, respectivament. Font: [1].

En l’àmbit estatal, però, la majoria de desplegaments són de tipus FTTH. Això és degut al fet que malgrat que tenen un cost de desplegament inicial major, tenen diversos avantatges a mig/llarg termini pels operadors de telecomunicacions. D’una banda, permeten assolir el màxim potencial de la fibra òptica, oferint serveis de banda ampla de fins a 1 Gbps simètrics amb la tecnologia GPON actual. D’altra banda, permeten eliminar la xarxa i els equips de les tecnologies legacy, ja sigui xDSL o HFC, reduint el consum elèctric i simplificant la gestió de la xarxa. Així, com es pot veure a la Figura 3, la xarxa GPON en modalitat FTTH surt de la central de l’operadora de telecomunicacions i es distribueix als diferents edificis de la zona de cobertura a través de splitters passius. Un cop arriba a cada edifici la fibra òptica entra a l’edifici a través del RITI (Registro de Instalación de Telecomunicacions Inferior), on es duu a terme un altre nivell d’splitting per arribar a cadascun dels habitatges de la finca de manera individual.

Figura 3 – Arquitectura d’una xarxa GPON que fa arribar la fibra òptica fins als usuaris finals. Font: [bandaancha.eu].

D’aquesta forma, utilitzant la tecnologia GPON i l’arquitectura FFTH, els operadors de telecomunicació poden oferir una taxa de transmissió de 2.5 Gbps de baixada i 1.25 Gbps de pujada per port PON. A més, cada port PON d’una OLT pot servir fins a 128 usuaris, i cada OLT acostuma a tenir entre 4 i 32 ports PON. Així, cada OLT pot servir entre 512 i 4096 clients, però cal tenir clar que la taxa de transmissió de cada port PON és compartida per tots els usuaris que hi ha connectats i estan actius. Per tant, en moments de màxima ocupació (per exemple, als vespres) es pot donar el cas que hi hagi saturació al port PON. Per exemple, si un port PON tingues 128 usuaris i tots estiguessin descarregant alhora, cada usuari rebria uns 20 Mbps de mitjana.

Sobre el procés de desplegament de la fibra pel territori, cal tenir en compte que el govern i l’organisme regulador en l’àmbit de les telecomunicacions (CNMC, Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia) van intervenir amb dos objectius concrets: 1) evitar el monopoli de la infrastructura que havia existit amb la xarxa de coure, i 2) evitar que els operadors despleguessin la seva xarxa sobre el mateix territori de manera duplicada. Això havia de permetre que els operadors despleguessin més ràpidament la xarxa de fibra òptica i alhora ho fessin de manera més econòmica, en poder concentrar les inversions i evitar duplicitats. Per fer-ho es va obligar els operadors a repartir-se el territori on fer el seu desplegament de xarxa, i també va obligar els operadors dominants de cada zona a revendre els serveis d’accés en mode majorista. Així, el programa NEBA (Nuevo Ethernet de Banda Ancha) permet que els operadors no dominants en una zona puguin prestar els seus serveis d’accés utilitzant la xarxa de l’operador dominant a canvi d’una contraprestació (lloguer) a preu regulat.

A la Figura 4 es pot veure l’arquitectura del servei NEBA LOCAL de Telefónica. Com es pot veure, l’operador que contracta el servei NEBA fa servir la xarxa de fibra òptica GPON de l’operador que presta el servei per arribar a l’OLT, que també és propietat d’aquest últim. Un cop a l’OLT, l’operador que presta el servei s’encarrega d’agregar les dades de tots els usuaris de cada operador que contracta el servei presents en aquella zona de cobertura, i de transportar-los fins al PAI-L, que és el punt d’entrega del servei a l’operador que contracta l’accés NEBA. A partir d’aquí l’operador que contracta el servei NEBA rep el tràfic de dades de tots els seus clients i els transporta per la seva xarxa core per tal d’oferir els serveis que desitgi, ja sigui accés a Internet de banda ampla o bé serveis de valor afegit, com telefonia digital o televisió a la carta. Com es pot veure a [6], les característiques i el preu del servei estan regulats i han estat acceptats per la CNMC.

Figura 4 – Arquitectura del servei NEBA que permet als operadors de telecomunicació utilitzar la xarxa d’accés de fibra òptica de Telefonica per prestar els seus serveis. Font: [6].

Mirant enrere podem veure com aquest model de desplegament ha funcionat satisfactòriament, i avui en dia la taxa de penetració de la fibra òptica en el nostre país és del superior al 70% pràcticament a tot el territori, tal com es mostra a la Figura 5. A més, aquesta taxa de penetració és una de les més altes d’Europa, cosa que també suposa un èxit de les polítiques desplegades en la darrera dècada en matèria d’infraestructures de telecomunicacions. Així i tot, hi ha dos problemes principals que cal tenir en compte a l’hora d’analitzar la viabilitat d’aquest model de cara al futur.

Figura 5 – Mapa de cobertura de la tecnologia d’accés GPON agregada per comunitats autònomes fins al mes de juny de l’any 2021. Font: [Ministerio de Asuntos Económicos y Transformación Digital].

D’una banda, veiem com a poc a poc aquest model de desplegament organitzat s’ha anat desfent, sobretot a mesura que els operadors no dominants en un territori han tingut recursos econòmics disponibles per invertir en el desplegament de la xarxa pròpia. Això és degut al fet que, malgrat que el preu del servei NEBA està regulat, el seu cost és fix i suposa una baixada del marge de benefici per l’operador que el subcontracta. Així, en casos on la densitat de població és alta, l’operador no dominant té un incentiu a mig/llarg termini per fer la inversió en la seva pròpia xarxa, ja que podrà recuperar-la en estalviar-se pagar el cost fix que suposa l’accés indirecte. És per això que en ciutats mitjanes i grans ens trobem carrers on hi ha desplegades més de tres xarxes de fibra òptica en paral·lel, tal com es mostra a la Figura 6.

Figura 6 – Caixes splitter de xarxes GPON de diferents operadors en una façana. Font: [Elaboració pròpia].

D’altra banda, veiem com hi ha indrets del territori amb baixa densitat de població on la fibra òptica encara no ha arribat. En aquest cas, la situació és culpa de la baixa taxa de rendibilitat de la inversió que suposa fer el desplegament de la xarxa de fibra òptica. En aquests casos hem vist com petits operadors de telecomunicació locals han aparegut i han desplegat la seva pròpia xarxa GPON, demostrant que sí que és rendible fer el desplegament i donar un servei de proximitat. Aquest és el cas d’operadors com XARTIC, que dona servei a la comarca d’Osona, a la província de Girona. En paral·lel, però, el govern també ha impulsat el pla PEBA (Programa de Extensión de la Banda Ancha de Nueva Generación), que permet als operadors majoristes invertir en el desplegament de xarxa de fibra òptica de manera subvencionada en territoris on la densitat de població és baixa. Si bé aquest pla té una finalitat positiva, el desplegament pot tenir un efecte negatiu sobre els operadors locals, que han desplegat la xarxa de fibra òptica amb recursos propis.

Per acabar, també cal destacar que en els darrers anys van agafant força noves tecnologies basades en el concepte de xarxa òptica passiva (PON). En concret, en els darrers anys s’han aprovat les especificacions tècniques de les tecnologies XG-PON (ITU-T G.987) que permet taxes de baixada de 10 Gbps i pujada de 2.5 Gbps, respectivament, i XGS-PON (ITU-T G.9807) que permet taxes de baixada i pujada de 10 Gbps simètrics. Finalment, també s’està treballant amb les especificacions tècniques de la tecnologia NG-PON2 (ITU-T G.989) que utilitza diferents longituds d’ona de pujada i baixada per tal d’oferir taxes de transmissió de fins a 80 Gbps simètrics, tal com es mostra a la Figura 7. De fet, des de fa un parell d’anys ja hi ha algunes empreses que presten serveis PON fent servir la tecnologia XGS-PON en algunes ciutats del territori, i permeten l’accés simètric fins a 10 Gbps.

Figura 7 – Evolució de les diferents tecnologies PON al llarg dels anys. Font: [5].

Tot i els avantatges que suposa l’accés a aquestes velocitats en l’àmbit domèstic, cal tenir present que per gaudir-ne cal fer una inversió important en equipament (targetes de xarxa Ethernet 10 Gbps, cablejat Ethernet de categoria 7A, etc.), ja que en cas contrari la xarxa local serà el límit i no es podrà treure partit a la xarxa d’accés. A més, també cal tenir en compte que avui en dia es fa difícil trobar un cas d’ús en l’àmbit residencial que requereixi aquesta velocitat d’accés. Per exemple, un streaming de vídeo en format 8k (7680×4320 pixels), 60 fotogrames per segon i format HDR (10 bits) requereix una taxa de transmissió de pic d’uns 100 Mbps, cosa que és realitzable inclús amb la tecnologia GPON actual.

En tot cas, però, és rellevant destacar que aquestes noves tecnologies PON poden coexistir amb la tecnologia GPON actual, ja que la majoria utilitzen unes longituds d’ona diferents pel canal de pujada (US, Upstream) i pel de baixada (DS, Downstream), tal com es mostra a la Figura 8. En concret, veiem com la tecnologia GPON utilitza 1330 nm pel canal de pujada i 1490 nm pel canal de baixada. En canvi, la tecnologia XGS-PON fa servir 1270 nm pel canal de pujada i 1577 nm pel canal de baixada. Per tant, la transició de la tecnologia GPON cap a la tecnologia XGS-PON es podrà fer de forma ordenada i sense requerir modificacions en la part de la xarxa d’accés, de manera que es minimitza el cost de desplegament de nova infraestructura. Sí que caldrà, però, adaptar l’equipament de la banda de l’operador de telecomunicacions per permetre la coexistència de les diferents longituds d’ona usades, així com l’equipament per suportar la nova tecnologia tant a la banda de l’operador (OLT) com a la banda de l’usuari (ONT/ONU).

Figura 8 – Esquema d’assignació de canals de pujada (US, Upstream) i baixada (DS, Downstream) de les diferents tecnologies GPON. Font: [5].

Ara que hem tractat els fonaments i evolució de la tecnologia GPON per donar accés de banda ampla als usuaris finals, siguin residencials o comercials, en propers articles d’aquesta sèrie tractarem l’arquitectura de la xarxa core i els diferents protocols que fa servir l’operador de telecomunicacions per a prestar els diferents serveis als usuaris.


Referències

[1] ITU-T G.984.1: Redes ópticas pasivas con capacidad de Gigabits: Características generales.

[2] ITU-T G.984.2:  Redes ópticas pasivas con capacidad de gigabits: Especificación de la capa dependiente de los medios físicos.

[3] ITU-T G.984.3: Redes ópticas pasivas con capacidad de gigabits: Especificación de la capa de convergencia de transmisión.

[4] ITU-T G.984.4: Redes ópticas pasivas con capacidad de gigabits: Especificación de la interfaz de control y gestión de la terminación de red óptica.

[5] Dezhi Zhang, Dekun Liu, Xuming Wu, and Derek Nesset, «Progress of ITU-T higher speed passive optical network (50G-PON) standardization,» J. Opt. Commun. Netw. 12, D99-D108 (2020)

[6] Telefonica España. Servicio NEBA LOCAL: Descripción técnica y Procedimientos. Disponible en línia a: https://www.cnmc.es/sites/default/files/editor_contenidos/Telecomunicaciones/Ofertas/NEBA%20Local/Texto_NEBA_local_vigente.pdf

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