Cómo funciona un PON: TDM, ranging, DBA, activación, OMCI

Una red óptica pasiva tiene un transmisor que habla con hasta 128 receptores a través de fibra y splitters, y hasta 128 transmisores compartiendo un receptor en el sentido contrario. Lograr que esto funcione sin colisiones, sin posibilidad de escucha y sin configuración en cada vivienda es tarea del protocolo. Esta página explica los mecanismos — difusión en sentido descendente, intervalos de tiempo en sentido ascendente, ranging, ancho de banda dinámico, activación de la ONU y el canal de gestión — y relaciona cada uno con lo que se observa en una OLT y en un stick.

Sentido descendente: difusión a todos

La OLT transmite de forma continua en una única longitud de onda (1490 nm en GPON, 1577 nm en XGS-PON). Cada ONU recibe todos los frames y conserva solo lo que va dirigido a ella — por Port-ID en los frames GEM de GPON o XGEM en XG(S)-PON. Como todo es visible para todos, la carga útil en sentido descendente se cifra por ONU (AES-128 en GPON, AES-128/256 en XGS-PON) con claves intercambiadas durante la activación. El sentido descendente también transporta el mapa de ancho de banda que indica a cada ONU cuándo puede transmitir.

Sentido ascendente: ráfagas por división de tiempo

Las ONU comparten una única longitud de onda ascendente (1310 nm en GPON, 1270 nm en XGS-PON) mediante TDMA: cada una transmite solo en el intervalo que le asignó la OLT, como una ráfaga (burst) con preámbulo y delimitador. El láser está apagado entre ráfagas — por eso la potencia Tx del DDM de una ONU carece de sentido en reposo, y por eso el Rx de una OLT es un promedio de muchos emisores (Precisión y límites). El receptor de la OLT reinicia su umbral entre ráfagas procedentes de ONU situadas a distintas distancias y potencias.

Ranging

Los intervalos solo funcionan si la ráfaga de cada ONU llega exactamente cuando se espera. Durante la activación, la OLT mide el retardo de ida y vuelta a cada ONU y asigna un retardo de ecualización para que todas las ONU parezcan situarse a la misma distancia lógica (la distancia diferencial de fibra es de 20 km, opcionalmente 40 km). El ranging se repite periódicamente para seguir los cambios de longitud de fibra inducidos por la temperatura.

Asignación dinámica de ancho de banda (DBA)

La capacidad ascendente se divide entre T-CONT (transmission containers) — colas por ONU y por clase de servicio:

El algoritmo DBA de la OLT asigna intervalos cada 125 µs a partir de informes de estado de las ONU (SR-DBA) o del tráfico observado (NSR-DBA, monitorización de tráfico). La latencia y la equidad en sentido ascendente dependen de este algoritmo, no de la óptica.

Framing y FEC

Detalle de los estándares: Estándares PON.

Activación de la ONU

Una ONU nueva atraviesa una secuencia definida (estados GPON O1–O5):

Variantes de autenticación: solo número de serie, LOID + contraseña (habitual con algunos operadores, configurado en el firmware del stick), o ID de registro. Una OLT también ejecuta detección de ONU rogue — una ONU que transmite fuera de su intervalo ciega a todos los demás en la PON, y la OLT puede ordenarle que apague su láser.

OMCI: el canal de gestión

Una vez en O5, la OLT configura la ONU mediante OMCI (ONU Management and Control Interface, G.988): un canal de mensajes sobre un puerto GEM dedicado que crea el modelo de servicio de la ONU — puertos UNI, VLAN, puertos GEM, T-CONT, QoS — como entidades gestionadas. Una ONU que se registra pero no cursa tráfico suele tener un desajuste de OMCI/aprovisionamiento (perfil de servicio, VLAN, o un modelo de ONU que no encaja con el perfil de la OLT). Los sticks emulan el OMCI de una ONU completa para que la OLT vea un dispositivo familiar.

Coexistencia de longitudes de onda

GPON, XGS-PON y la superposición de vídeo pueden compartir una misma ODN porque sus longitudes de onda difieren; un elemento de coexistencia (CEx, un filtro WDM en la OLT) las combina a un coste de ~1–1,5 dB. Planes y filtros: Longitudes de onda PON.

Qué implica esto para la óptica

• Bajada continua, subida en ráfagas: el SFP de la OLT tiene un receptor de modo ráfaga (APD con reinicio rápido), la ONU un controlador de láser de modo ráfaga — ambas características son lo que distingue a los módulos PON de los SFP punto a punto (Transceptores PON).
• Las clases de presupuesto (B+, C+, N1…) y las relaciones de splitter deciden cuántas ONU y a qué distancia: Clases de ODN y presupuesto.
• La identidad que un router host lee de un stick (SFF-8472) es distinta de la identidad PON que ve la OLT (número de serie, LOID); CodingBox codifica la primera.

En CodingBox

Para un stick PON o un módulo de OLT, CodingBox muestra la identidad MSA, los códigos de longitud de onda y el DDM en vivo en DDM — recordando que el Tx de un stick solo es válido mientras emite en ráfaga y que el Rx de una OLT es un promedio. Los parámetros del lado PON (número de serie, LOID) se configuran en la propia interfaz de gestión del stick, no en la EEPROM.

El árbol PON junto a las demás arquitecturas de fibra — punto a punto, anillos, WDM — con variantes FTTx, recuentos de fibras y opciones de protección: Topologías de red de fibra.