I+D Revista de Investigaciones
ISSN 2256-1676 / ISSN en línea 2539-519X
Volumen 17 Número 1 Enero-Junio de 2022 pp. 137-148
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Banco de pruebas didáctico para
implementación y testeo de una red óptica
pasiva para acceso banda ancha hasta el
hogar
1
Didactic testbed for implementation and testing of a
passive optical network to home broadband access
Johan Leandro Téllez Garzón
2
, Ricardo Alvarado Jaimes
3
, Leonardo Romero Padilla
4
, Gerlein Jaimes Vergel
5
Artículo recibido en julio 15 de 2021; artículo aceptado en octubre 15 de 2021
Este artículo puede compartirse bajo la Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional y se referencia
usando el siguiente formato: Garzón, J. L. T., Jaimes, R. A., Padilla, L. R. y Vergel, G. J. (2022). Banco de pruebas didáctico para implementación
y testeo de una red óptica pasiva para acceso banda ancha hasta el hogar. I+D Revista de Investigaciones, 17(1), 137-148.
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Resumen
Las tecnologías de acceso a internet en hogares son imprescindibles para el sector de las Telecomunicaciones, por esta
razón, los estudiantes de las instituciones de educación superior deben tener mecanismos eficaces para adquirir
competencias en implementación y testeo de redes de acceso banda ancha, más específicamente redes PON para
tecnologías FTTH. En este documento se presenta el desarrollo de un banco de pruebas didáctico para un laboratorio
de Telecomunicaciones conformado por equipos y elementos asociados a la implementación de una red PON y una
secuencia de guías de aprendizaje. Las cuales permiten la asimilación de conocimientos y competencias en temas
como: instalación del gestor de administración, operación y mantenimiento de los equipos y configuración de
diferentes tipos de servicios. El banco de pruebas propuesto permitió establecer un escenario real de bajo costo para la
realización y aplicación práctica en un entorno educativo de los conceptos asociados a redes PON.
Palabras clave: PON, FTTH, Laboratorio de Entrenamiento (tesauro 2021 del IEEE).
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Abstract
Internet access technologies in homes are essential for the Telecommunications sector, for this reason, students from
higher education institutions must have effective mechanisms to acquire skills in the implementation and testing of
1
Artículo de investigación, enfoque cuantitativo, resultado de un proyecto de investigación culminado, perteneciente al área Ciencias sociales y
Telecomunicaciones, sub-área Telemática, desarrollado en el Grupo de Investigación GNET, de las Unidades Tecnológicas de Santander
(Bucaramanga, Colombia). Dirección: Calle de los Estudiantes #9-82 Ciudadela Real de Minas, PBX: (+57) 6917700. Fecha de inicio: 24/08/2020.
Fecha de terminación: 28/04/2021.
2
Doctor en Ingeniería Eléctrica, Universidad Federal de Rio Grande do Sul. Adscrito al Grupo de Investigación GNET, Unidades Tecnológicas de
Santander (Bucaramanga, Colombia). Dirección: Calle de los Estudiantes #9-82 Ciudadela Real de Minas, PBX: (+57) 6917700. ORCID ID:
https://orcid.org/0000-0001-7262-9148. Correo electrónico institucional: jtellez@correo.uts.edu.co.
3
Maestría en Ingeniería, Universidad Pontificia Bolivariana. Adscrito al Grupo de Investigación GNET, Unidades Tecnológicas de Santander
(Bucaramanga, Colombia). Dirección: Calle de los Estudiantes #9-82 Ciudadela Real de Minas, PBX: (+57) 6917700. ORCID ID:
https://orcid.org/0000-0003-3096-2174. Correo electrónico institucional: ralvarado@correo.uts.edu.co.
4
Tecnólogo en Gestión de Sistemas de Telecomunicaciones, Unidades Tecnológicas de Santander. Adscrito al Grupo de Investigación GNET,
Unidades Tecnológicas de Santander (Bucaramanga, Colombia) Dirección: Calle de los Estudiantes #9-82 Ciudadela Real de Minas, PBX: (+57)
6917700. ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-6830-3866. Correo electrónico institucional: lromerop@uts.edu.co.
5
Tecnólogo en Gestión de Sistemas de Telecomunicaciones, Unidades Tecnológicas de Santander. Adscrito al Grupo de Investigación GNET,
Unidades Tecnológicas de Santander (Bucaramanga, Colombia) Dirección: Calle de los Estudiantes #9-82 Ciudadela Real de Minas, PBX: (+57)
6917700. ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-7096-6888. Correo electrónico institucional: gjaimesv@uts.edu.co.
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broadband access networks, more specifically networks PON for FTTH technologies. This document presents the
development of a didactic test bench for a Telecommunications laboratory made up of equipment and elements
associated with the implementation of a PON network and a sequence of learning guides. Which allow the assimilation
of knowledge and skills in topics such as: installation of the administration manager, operation and maintenance of
equipment and configuration of different types of services. The proposed test bed made it possible to establish a real
low-cost scenario for the realization and practical application in an educational environment of the concepts associated
with PON networks.
Keywords: PON, FTTH, Training Lab (2021 IEEE Thesaurus).
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Introducción
El crecimiento del tráfico de internet motivado por el
aumento de usuarios y los mayores requerimientos de
ancho de banda de las aplicaciones ha generado
desarrollos más intensos en la implementación de redes
ópticas en el segmento de acceso de red. Según datos del
Departamento Administrativo Nacional de Estadísticas
(DANE) el 40.5% de los hogares tienen acceso a internet
fijo en Colombia, además la Unión Internacional de
Telecomunicaciones (ITU) muestra un crecimiento
considerable durante los últimos años relacionado al uso
de tecnologías de banda ancha en hogares (International
Telecommunication Union (ITU), 2021).
Por otro lado, las tecnologías de fibra al hogar (Fiber to
the Home – FTTH) son una alternativa cada vez más
usada, específicamente, la tecnología de acceso banda
ancha conocida como red óptica pasiva (Passive Optical
Network – PON), que es muy popular por su rentabilidad,
eficiencia, bajo consumo energético y simplicidad
(Wong, 2012). PON es una topología física punto a
multipunto y posee muchos beneficios derivados de su
red de distribución óptica (Optical Distribution Network
– ODN) basada en divisores de potencia pasivos
(Horvath et al., 2020).
PON es un tipo de red diseñado para utilizar un único hilo
de fibra óptica para proveer conexiones de banda ancha a
múltiples usuarios finales simultáneamente mediante una
ODN y el uso de divisores de señal (optical splitters). La
energía sólo es requerida en los extremos, es decir, en la
fuente de origen o terminal de línea óptica (Optical Line
Termination – OLT), ubicado en el proveedor de
servicios (Central Office), y en el terminal de nodo óptico
(Optical Node Terminal - ONT), ubicado en el usuario
final. La evolución de las redes PON es presentada en
Kumari et al. (2018), donde se discuten las diversas
velocidades alcanzadas, consiguiendo un valor máximo
de 40 Gbps en los estándares más recientes. PON también
tiene versatilidad en cuanto a topologías físicas como se
analiza en Chan (2007).
La optimización de los costos de cualquier sistema de
Telecomunicaciones depende de las competencias de los
profesionales que laboran en el área, las redes PON-
FTTH no son la excepción ya que requieren personal
técnico especializado en la instalación, operación y el
mantenimiento de este tipo de redes.
Desafortunadamente, algunos profesionales en
formación; por ejemplo, estudiantes de las Unidades
Tecnológicas de Santander (UTS); no disponen de
plataformas físicas especializadas en redes FTTH/PON
para fortalecer las competencias prácticas y la mayoría de
conocimientos se aprenden de forma teórica. Esto sin
mencionar la mínima cantidad de plataformas didácticas
de enseñanza disponibles. Concretamente, en
Młynarczuk & Smoleński (2012)se propone una
arquitectura de red Gigabit PON (GPON) para propósitos
didácticos y con la finalidad de familiarizar a los
estudiantes en el uso cooperativo de PON y la línea de
abonado digital (Digital Subscriber Line – DSL) como
redes de acceso. En Rendon Schneir & Xiong (2014)se
realiza un análisis de costos de diferentes arquitecturas
FTTH/PON compartidas por varios operadores. En el
trabajo de Eltraify et al., (2019)se propone y evalua
experimentalmente una arquitectura centralizada de red
PON que usa un conjunto de servidores conectados a
diversas OLTs para implementar funciones de
conmutación y enrutamiento. En Prat et al. (2011)es
definido un banco de pruebas de una arquitectura PON
de árboles integrados ópticamente que forman un anillo
de acceso para soportar servicios compartidos
(multimedia banda ancha) a múltiples operadores. Un
laboratorio de comunicaciones ópticas que combina un
escenario real de prueba experimental con sesiones
simuladas es propuesto en Merayo et al. (2021), donde se
establece un banco de entrenamiento a estudiantes de
ingeniería en temas de redes ópticas de acceso banda
ancha. En el trabajo de Hayes et al. (2013), es presentado
un enfoque interesante que usa realidad virtual para
proponer un laboratorio educativo en temas de
comunicaciones ópticas limitado a aspectos básicos y que
no permite las complejas configuraciones de una red
FTTH/PON. Nuevamente en Aydin et al. (2019)es
definido un enfoque de laboratorio de pruebas que
combina experimentos reales con simulaciones para
definir una ruta de aprendizaje para temas en
comunicaciones ópticas que limita las pruebas
FTTH/PON a la simulación. En Merayo et al. (2017)es
propuesto un banco de pruebas real para analizar
mediante un OTDR parámetros de la capa física de una
red GPON como factor Q, diagrama de ojo o tiempos de
subida/bajada.
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Sin embargo, en los trabajos mencionados no se tiene una
ruta clara de aprendizaje practico que permita al
estudiante mejorar sus competencias en cuanto a
arquitectura, implementación, operación y
mantenimiento de redes FTTH/PON; algunos trabajos no
se enfocan en aspectos de enseñanza y aprendizaje de los
estudiantes de ingeniería; además algunos aspectos de las
redes FTTH/PON son limitados exclusivamente a
simulaciones sin profundizar en cuestiones prácticas
fundamentales para fortalecer las competencias de los
profesionales del área. En este contexto, este trabajo
define un banco de pruebas didáctico para
implementación y teste de una red FTTH/PON que
considera tanto una infraestructura física de equipos
relacionados como también un plan específico de
enseñanza-aprendizaje de conceptos para fortalecer las
competencias de los estudiantes de Telecomunicaciones
en el área de FTTH/PON de forma experimental. En este
trabajo son presentados secuencial y ordenadamente los
siguientes contenidos: metodología, banco de pruebas
propuesto, plan de enseñanza-aprendizaje y sus diversas
etapas, conclusiones y referencias.
Metodología
Este trabajo es de tipo cuantitativo y enfoque de
investigación aplicado para proponer una solución
práctica al problema descrito en la introducción mediante
la proposición de un banco de pruebas experimental y un
plan de enseñanza-aprendizaje aplicado a un entorno
educativo. El trabajo se dividió en las siguientes etapas:
1) revisión bibliográfica de la tecnología PON, sus
características y estándares para documentar el marco
referencial; 2) análisis de requerimientos, costos y
equipos para identificación y adquisición de todos los
elementos de la infraestructura de red FTTH/PON
propuesta; 3) análisis de competencias y conocimientos
necesarios para la implementación, operación y
mantenimiento de una red FTTH/PON; 4) definición de
un plan de enseñanza-aprendizaje formado por siete
guías o etapas practicas con un paso a paso detallado de
las diversas configuraciones y conexiones físicas a
realizar, considerando también aspectos de gestión de la
red; y 5) finalmente se realiza la ejecución de las guías de
aprendizaje con algunos estudiantes del programa de
Telecomunicaciones de las Unidades Tecnológicas de
Santander.
Resultados
En esta sección se detallan los principales resultados
obtenidos con el desarrollo del trabajo: un banco de
pruebas didáctico y un plan de enseñanza-aprendizaje;
ambos enfocados al tema de las redes FTTH/PON.
Banco de pruebas didáctico
Una red PON es una red óptica punto a multipunto
(P2MP) denominada pasiva, ya que los componentes de
la red de distribución como lo son la fibra óptica y los
divisores de señal no requieren fuente de energía para su
funcionamiento. PON es un tipo de tecnología de acceso
que utiliza fibra óptica para la transmisión de datos;
ofrece un alcance físico de 20 Km y una relación de
división que actualmente llega a 1:256, es decir, por cada
puerto PON es posible conectar hasta 256 usuarios
(XGS-PON). PON fue desarrollada a partir de 1995 y
estandarizada por la ITU con las dos primeras
generaciones llamadas APON (ATM sobre PON) y
BPON (Broadband PON). Actualmente se soportan
velocidades de hasta 40 Gbps con el estándar más
reciente denominado NG-PON2 (Next Generation
PON2). PON permite transportar diferentes tipos de
tráfico tanto para redes domésticas como de pequeñas
empresas y habilita varios escenarios FTTx, donde la ‘x’
puede tener cuatro significados posibles: ‘C’ gabinete,
‘H’ hogar, ‘O’ oficina y ‘M’ móvil. Ethernet sobre red
PON (EPON) se basa en el estándar IEEE 802.3ah
añadido a la sección 5 del documento 802.3-2005, su
capacidad de transmisión es simétrica, alcanza 1000
Mbps y cada puerto PON soporta hasta 64 usuarios
conectados (Split rate 1:64) en un rango de 20 Km. En
contrataste por su interoperabilidad y costo-beneficio, la
versión más desplegada en redes comerciales es GPON,
una red PON con capacidad Gigabit que se encuentra
definida en la norma ITU-T G.984.X. La evolución de las
redes PON y los diversos desarrollos tecnológicos son
presentados en Kumari et al. (2018). Los principales
elementos de la topología planteada para el banco de
pruebas didáctico mostrados en la Figura 1 permiten a los
estudiantes implementar una red FTTH/PON y sus
servicios asociados.
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Figura 1. Topología física de la red PON planteada para el banco de pruebas y servicios asociados. Fuente: Autores.
En los extremos finales de la red de distribución ODN se
conectan las ONTs (término ITU) u unidades ópticas de
red (ONUs) según la terminología del IEEE, que puede
ser encontrada en AZadslzone (2018).
Se observa en la Figura 1 un servidor local con la OLT
donde se despliega el sistema de gestión de elementos
(Element Management System – EMS) que está basado
en el protocolo simple de administración de red (Simple
Network Management Protocol – SNMP) y bajo una
estructura cliente-servidor permite descubrir, configurar
y monitorear la red PON.
En primera instancia la OLT es el núcleo y centro de
control de un sistema PON, se considera un dispositivo
de agregación localizado en la oficina central del
proveedor de servicios y suministra interface en la red de
acceso óptico a diferentes tipos de servicio: internet, voz
sobre IP, Televisión, entre otros. El banco de pruebas
cuenta con una OLT de marca C-DATA (FD1002S)
provista con dos puertos EPON (SFP 1000BASE-
PX20+), cada uno de los cuales se puede juntar a un
splitter 1:64 para proporcionar conexión a 128 ONUs. La
OLT también está equipada con dos interfaces ópticas
SFP y dos interfaces RJ45 SFP que proporcionan
conexiones 1000BASE-LX. La distancia máxima de
transmisión posible es de 20 Km con velocidad simétrica
de 1.25 Gbps operando con longitud de onda de 1490 nm
en TX, 1310 nm en RX, potencia óptica de transmisión
oscilando entre 2.5 y 7 dBm y sensibilidad en el RX de -
27 dBm. Dos módulos ópticos tipo SFP PON PX20++
son parte del banco para conexión a la OLT.
Las ONTs son los equipos de usuario, se encuentran en
las instalaciones del cliente final y permiten la conexión
de los equipos terminales del usuario sea de forma
alambrada o inalámbrica (teléfonos, computadores
portátiles, celulares, etc.). El banco de pruebas dispone
de cuatro ONTs. Dos ONTs son de la marca C-DATA
(FD512XW-X-R310) y vienen equipadas con una
interface GPON/EPON, interfaces Ethernet RJ45 y
conexión WIFI mediante IEEE 802.11 b/g/n. Otras dos
ONTs son de la marca KingType referencia PNF04C y
poseen una interface EPON, tres interfaces Ethernet con
velocidad de 100 Mbps, una interface Ethernet de 1000
Mbps y una interface WIFI con antena dual que soporta
los estándares IEEE 802.11 b/g/n.
Finalmente, los elementos pasivos de la red de
distribución óptica del banco de pruebas planteado en la
figura 1 son: dos divisores (splitters) ópticos 1:8, dos
atenuadores ópticos SC/PC y seis patch cord SC/PC –
SC/APC. Estos elementos pasivos permiten dividir en
dos partes el tráfico al conectar dos ONTs a un puerto de
la OLT (por medio de un atenuador y un splitter) y otras
dos ONTs al otro puerto EPON de la OLT haciendo uso
de un segundo par splitter-atenuador.
En la Figura 2 son mostrados los equipos y demás
dispositivos del banco de pruebas propuesto para el
laboratorio de Telecomunicaciones de las Unidades
Tecnológicas de Santander.
Figura 2. Equipos y dispositivos pasivos de la red PON planteada como banco de pruebas. Fuente: Autores.
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Plan de enseñanza-aprendizaje
Como se analizó en la revisión literaria no existe una
metodología completa que aborde aspectos prácticos de
implementación en equipos reales junto con una guía de
enseñanza-aprendizaje. Así, en esta sección se define una
guía de enseñanza práctica, coherente y organizada que
permite el aprendizaje y fortalecimiento de las
competencias de los estudiantes en el área de
FTTH/PON.
El plan de enseñanza-aprendizaje está dividido en siete
etapas (ver Figura 3) y su objetivo principal es guiar al
estudiante de forma sistemática en la configuración,
implementación y teste de una red PON para acceso
banda ancha en hogares. Las siete etapas se
interrelacionan entre si y su complejidad va en aumento
a medida que se desarrollan. Las etapas iniciales
introducen temas básicos de configuración y conexión de
la gestión de la red FTTH/PON mediante EMS, en tanto
que, las etapas finales permiten la implementación de una
solución completa para proveer servicios de acceso a
usuarios finales.
Figura 3. Etapas del plan de enseñanza-aprendizaje planteado para el
banco de pruebas didáctico FTTH/PON. Fuente: Autores.
Es importante resaltar que cada una de las etapas del plan
de enseñanza-aprendizaje se materializa por parte de los
estudiantes de Telecomunicaciones mediante unas guías
de laboratorio (Romero & Jaimes, 2021)en formato
institucional donde se describen detalladamente los
objetivos y procedimientos a realizar, además de esto
también se dispone de video-tutoriales que muestran
capturas de pantalla de los procedimientos detallados de
configuración de los diversos elementos de la red PON.
1. Software de gestión EMS
Esta etapa de aprendizaje tiene como objetivo afianzar
competencias relacionadas al establecimiento del
servidor de gestión de la red FTTH/PON, así, se guía al
estudiante en la identificación y ejecución del proceso a
seguir para instalar el software de gestión EMS en un
servidor local que por cuestiones prácticas puede ser un
computador o portátil disponible en el laboratorio ya que
no tiene requerimientos complejos (512MB de espacio en
disco, procesador de 2.4 GHz y sistema Win XP o
superior). El servidor EMS permite a los profesionales
administrar la OLT FD1002S de forma remota usando un
cliente EMS para acceso al servidor. Una vez se ejecuta
un cliente EMS y se ingresa usando el usuario por
defecto, se puede visualizar la red PON desde tres
perspectivas: topología, árbol de elementos y log de
alarmas como se muestra en la Figura 4.
Figura 4. Captura de pantalla de acceso remoto al servidor EMS. Fuente: Tomado de Techtrickszone (2018).
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Dentro de esta etapa de aprendizaje también se contempla
la administración de cuentas de usuario para acceso a la
plataforma EMS permitiendo la creación o eliminación
de usuarios, asignación de contraseña y asignación de rol
de usuario que proporciona tres niveles de
administración, en orden jerárquico: sistema,
administrador y visitante.
2. Conexión física OLT
En esta etapa de aprendizaje se definen unos pasos
prácticos para que el estudiante pueda realizar una
conexión a la OLT usando un software terminal para
Telnet/SSH o el mismo EMS. Cuatro tipos de conexiones
a la OLT son contemplados a fin de permitir a los
profesionales encargados configurar parámetros
operaciones de la OLT sea remota o localmente.
El primero es vía cable de consola usando el puerto serial
de la OLT, pero para eso, se deben ajustar los siguientes
parámetros en el software terminal: puerto COM
apropiado, velocidad de puerto de 9600 bits por segundo,
8 bits de datos, 1 bit de parada, sin bit de paridad y sin
control de flujo. La guía de aprendizaje de esta etapa
motiva al estudiante a utilizar diversos comandos de
consola, por ejemplo, enable para habilitar el modo de
administración que cambia el prompt de epon> a epon#.
Figura 5. Conexión a la OLT mediante puerto Ethernet fuera de banda
(MNGT port). Fuente: Tomado de Romero & Jaimes (2021).
La segunda opción de conexión a la OLT es mediante
puerto Ethernet fuera de banda (MNGT port), donde un
cable UTP directo, como se muestra en la Figura 5, se
conecta entre un computador y la OLT. Sin embargo,
para que funcione adecuadamente la conexión, la IP
configurada en la tarjeta de red del computador debe estar
dentro del mismo segmento local de red de la OLT.
Otra opción de conexión es mediante puerto Ethernet en
la banda (UPLINK port) que permite la configuración de
la OLT considerando el esquema de direccionamiento
configurado en el puerto uplink. También, en esta etapa
de aprendizaje se instruye al estudiante para la creación
de la OLT mediante el software EMS usando gestión
fuera de banda.
Figura 6. Conexión remota a la OLT mediante VLAN. Fuente: Tomado
de Romero & Jaimes (2021).
Finalmente, se puede realizar una cuarta conexión para
acceder a la OLT remotamente mediante asignación de
VLAN como se detalla en la Figura 6. Sin embargo,
previamente debe hacer una conexión fuera de banda
directa para configurar dos cosas:
a) El ID de la VLAN en la interface de gestión de red,
que en el ejemplo de la Figura 6 es 10 (Net Interface
Management en el EMS).
b) El ID en la VLAN de gestión que para el caso es 10,
además de seleccionar los puertos de uplink por los
cuales se propagará la VLAN (VLAN Management
en el EMS).
Asimismo, para una correcta propagación de la VLAN de
gestión es importante configurar la VLAN 10 en el switch
de acceso mostrado en la Figura 6. De esta forma, se
puede ingresar nuevamente al gestor EMS y validar
conectividad del gestor con la OLT, la cual estará en línea
si todo el procedimiento se realizó correctamente
permitiendo así gestionar los módulos OLT y las ONTs
vinculadas a través del switch de acceso.
3. Detección y agregación de ONTs
La etapa tres tiene como propósito la detección, creación,
bloqueo y agregación de las ONTs a la OLT para
establecer una comunicación efectiva entre estos
elementos de la red PON. En esta etapa de aprendizaje
entra en juego la red ODN y todos los elementos pasivos
y fibras asociados. En esta etapa de aprendizaje los
estudiantes pueden fortalecer competencias en cuanto a
los siguientes temas:
a) Interacción con los medios guiados y demás
elementos pasivos asociados a la red de distribución
(patch-cord, divisores ópticos y atenuadores) para
conectar físicamente las ONTs a la OLT.
b) Detección de ONTs en la OLT usando las
direcciones MAC mediante la configuración de uno
de los métodos posibles de autenticación
encontrados en el menú ONU authority del EMS que
en total son tres:
Non-authority que deshabilita cualquier tipo de
autenticación permitiendo que todas las ONTs
conectadas a cualquier puerto PON de la OLT se
registren automáticamente.
White list que define lista de aceptación donde
únicamente la dirección MAC de las ONTs
registradas en una lista se registraran
automáticamente cuando se conecten a cualquier
puerto PON de la OLT.
Black List que permite la definición de una lista de
denegación donde todas las ONTs conectadas a
cualquier puerto PON de la OLT se registran
automáticamente, a excepción de las ONT cuya
dirección MAC se encuentre registrada en esta lista
negra.
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c) Gestión de las ONTs conectadas a la red y
visualización en línea de las ONTs en el sub-menú
Port del menú Pon Module, el cual presenta aspectos
como: dirección MAC, identificador (ONU ID)
asignado por la OLT al momento de registrar cada
ONT, tipo de dispositivo, versión de hardware,
versión de firmware, potencia de RX y potencia de
TX.
d) Personalización de información adicional de las
ONTs como se muestra en la Figura 7, donde a través
de la opción Property, es posible definir aspectos
directamente relacionados con el cliente (nombre, e-
mail, localización, etc.), que permiten una
identificación más sencilla del mismo.
Figura 7. Configuración de propiedades de las ONTs. Fuente: Romero & Jaimes (2021).
4. Transporte de tráfico sin VLAN
Un aspecto fundamental es la habilitación de servicios
para el transporte de tráfico de diversos tipos, por tanto,
a partir de la cuarta etapa del plan de enseñanza-
aprendizaje se proponen aspectos prácticos para mejorar
las competencias de los estudiantes en estos temas
vitales, ya que se relacionan con la continuidad y calidad
del servicio prestado al usuario final.
En la cuarta etapa se propone a los estudiantes, la
implementación de transporte de tráfico proveniente de
las ONTs, sin uso de VLAN en la OLT, para esto se
requiere que el banco de pruebas se establezca de la
forma mostrada en la Figura 8 con dos ONTs que definen
dos redes de área local para los clientes.
El direccionamiento IP se especifica como se muestra en
la Figura 8, además, se consideran los conceptos ya
aprendidos en las etapas 2 y 3 para el acceso a la gestión
de la OLT con EMS y la detección de las dos ONTs
usando direccionamiento MAC, respectivamente.
Figura 8. Configuración de tráfico sin VLAN. Fuente: Tomado de Romero & Jaimes (2021).
En esta etapa se tiene un acercamiento de los estudiantes
al equipo de usuario, ya que se requiere la configuración
de las ONTs. Concretamente, la implementación del
transporte de tráfico transparente en ONT se lleva a cabo
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desde la gestión OLT, ingresando a la respectiva ONT y
a partir del menú ONU VLAN, seleccionando uniPort1
para el campo port ID y Transparent para el campo
VLAN Mode.
Ya de forma local se deben realizar configuraciones a las
ONTs mediante la adición de una conexión WAN tipo
puente para habilitar el servicio de Internet. Las ONTs
usadas son de diferente fabricante (CDATA FD512XW
y KyngType PNF04C) para permitir a los estudiantes
interactuar con la forma de acceso local (IP, usuario,
contraseña, etc) de las dos alternativas de ONT. Pruebas
de conectividad usando el comando ping permiten
verificar la correcta conectividad de las ONTs al servicio
sugerido.
5. Transporte de tráfico con VLAN
La quinta etapa pretende crear competencias relacionadas
al transporte de tráfico mediante VLAN, es muy parecida
a la etapa anterior, solo que se debe considerar el
escenario de la Figura 9 y configurar la VLAN 500 en
algunos elementos de la red PON. Muchos de los
procedimientos son similares a la etapa 4 con excepción
que se debe considerar la VLAN 500 para el transporte
de tráfico, así, en las ONTs se establecen conexiones
WAN tipo puente usando 500 como identificador de
VLAN.
La configuración de transporte de tráfico tageado en
ONT desde la OLT también es considerada en la quinta
etapa de aprendizaje. Como se observa en la figura 9, la
VLAN 500 debe ser configurada también en otros
elementos de red como la OLT, el switch CISCO y el
servidor de servicios.
Un aspecto adicional que se considera en la quinta etapa
es la configuración de las ONTs con conexiones WAN
tipo enrutador con la VLAN 500. Usando el comando
ping se pueden verificar la conectividad de las dos
alternativas planteadas tanto conexión WAN en modo
puente como en modo enrutador.
Figura 9. Configuración de tráfico con VLAN. Fuente: Tomado de Romero & Jaimes (2021).
6. Configuración servicio de internet con IP estática
En esta etapa se pretende afianzar competencias en los
estudiantes con relación a la configuración de la OLT
para aprovisionar servicio de internet con
direccionamiento IP fijo.
El escenario a considerar en esta etapa de aprendizaje es
el mostrado en la figura 10, el cual efectivamente permite
tener un punto de acceso a internet conectado a un puerto
del switch Cisco.
En esta etapa de aprendizaje se describe la configuración
a realizar en la OLT desde el gestor EMS para proveer un
servicio de internet desde la OLT y las ONTs. Se detalla
la configuración en modo enrutador desde el ambiente
gráfico de las ONT con direccionamiento IP fijo y VLAN
para validar la salida a Internet.
También son abordados los procedimientos para limitar
el ancho de banda en el servicio del usuario final. Dentro
de los procedimientos propuestos se indica la
verificación de servicios; para esto se requiere que los
estudiantes ingresen a la sección diagnóstico de la ONT
y ejecuten un ping a un dominio conocido en Internet; por
ejemplo, al servidor DNS de google.
Asimismo, se define un procedimiento para realizar una
prueba de velocidad de subida y bajada desde el cliente
asociado a la ONT a fin de verificar el ancho de banda
previamente asignado.
Banco de pruebas didáctico para implementación y teste de una red óptica pasiva para acceso banda ancha hasta el hogar
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Figura 10. Escenario del banco de pruebas para configuración del servicio de Internet con IP estática. Fuente: Tomado de Romero & Jaimes (2021).
7. Configuración de servicio Multicast de TV
Esta etapa tiene como objetivo mejorar las competencias
de los estudiantes en cuanto a la configuración de la red
FTTH/PON para proveer servicio de televisión mediante
difusión Multicast.
El banco de pruebas se conforma como se muestra en la
Figura 11, donde se realiza la interconexión entre los
diversos elementos de la red de la forma mostrada. En
este caso se tiene un sistema de IPTV conectado al switch
de acceso para proporcionar el servicio de televisión a la
red PON. En la etapa de aprendizaje se aborda la
configuración de transporte de tráfico Multicast en la
OLT FD1002S.
Para la propagación de la VLAN 20 para tráfico
Multicast, el estudiante debe ingresar al módulo de
control de switch de la OLT, seleccionar el menú VLAN
Management, en el campo VLAN ID digitar el número 20
correspondiente a la VLAN para acceso a Internet,
adicionando los puertos de Uplink1 y PON5.
Se consideran aspectos relacionados a la configuración
de un servicio de video entre un equipo servidor de video
conectado a la OLT y un cliente de video conectado a una
ONT, utilizando la VLAN determinada. En la ONT se
considera la adición de una conexión WAN modo
enrutador y la activación de la casilla servidor Proxy
IGMP (Internet Group Management Protocol).
Finalmente, la guía de aprendizaje considera los aspectos
de verificación de servicio para evaluar el correcto
funcionamiento mediante la difusión de un video en el
servidor con protocolo de transporte en tiempo real
(UDP/RTP) Multicast y realizando ping de diagnóstico
desde la ONT.
Figura 11. Escenario del banco de pruebas para configuración del servicio de Internet Multicast de TV. Fuente: Tomado de Romero & Jaimes
(2021).
Conclusiones
El banco de pruebas didáctico propuesto logró cumplir
con el propósito del trabajo al establecer un escenario real
de bajo costo para la realización futura de pruebas
prácticas de los estudiantes en una red FTTH/PON para
el laboratorio de Telecomunicaciones de las UTS,
permitiendo la interacción con todos los elementos de red
implicados, tanto activos (OLT u ONT) como pasivos,
por ejemplo, cables UTP, patch-cord, atenuadores o
divisores ópticos. Este proyecto ha suministrado la
posibilidad de explorar aspectos del área de gestión de la
red por medio del software EMS.
Asimismo, este trabajo logra la definición de una ruta
clara de aprendizaje para los estudiantes, que es
Johan Leandro Téllez Garzón, Ricardo Alvarado Jaimes, Leonardo Romero Padilla, Gerlein Jaimes Vergel
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materializada en el plan de enseñanza-aprendizaje
propuesto y que junto con el banco de pruebas permiten
fortalecer las competencias de los estudiantes en temas
relacionados a la implementación de servicios de
Telecomunicaciones a través de redes FTTH/PON. Este
plan conformado por siete etapas de aprendizaje consigue
llevar al estudiante por un recorrido ordenado y coherente
a través de conceptos asociados a redes PON tanto
básicos como asuntos de implementación más complejos.
Comparada con los enfoques encontrados en la revisión
literaria presentada, el banco de pruebas didáctico
propuesto presenta algunos puntos favorables ya que
pone a disposición del estudiante una infraestructura
física de red para la realización de pruebas reales y así
mismo define una ruta clara de actividades y
procedimientos asociados a la implementación, la
operación y el mantenimiento de redes FTTH/PON.
Entretanto, se requiere la realización futura de pruebas
diagnósticas a los estudiantes que se benefician del banco
de pruebas propuesto a fin de evidenciar el
perfeccionamiento de las competencias en el área y de
trazar estrategias de mejora futura, tanto en los equipos
como en el plan de enseñanza-aprendizaje.
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