Johan Leandro Téllez Garzón, Ricardo Alvarado Jaimes, Leonardo Romero Padilla, Gerlein Jaimes Vergel
I+D Revista de Investigaciones ISSN 2256-1676 / ISSN en lÃnea 2539-519X
Volumen 17 Número 1 Enero-Junio de 2022 pp. 137-148
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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 EstadÃsticas
(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 tecnologÃas de banda ancha en hogares (International
Telecommunication Union (ITU), 2021).
Por otro lado, las tecnologÃas de fibra al hogar (Fiber to
the Home – FTTH) son una alternativa cada vez más
usada, especÃficamente, la tecnologÃa 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 topologÃa fÃsica 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
energÃa sólo es requerida en los extremos, es decir, en la
fuente de origen o terminal de lÃnea 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 topologÃas fÃsicas 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 fÃsicas especializadas en redes FTTH/PON
para fortalecer las competencias prácticas y la mayorÃa de
conocimientos se aprenden de forma teórica. Esto sin
mencionar la mÃnima 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 lÃnea 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
ingenierÃa 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 fÃsica de una
red GPON como factor Q, diagrama de ojo o tiempos de
subida/bajada.