Como ya vimos en otro artículo, las redes de área local (LAN) sustentan la infraestructura informática de las empresas. Con los años estas infraestructuras han ido progresando al son de las necesidades de conectividad de la sociedad. Una de estas evoluciones ha surgido para evitar las limitaciones de ancho de banda de los cables de cobre y que condujo al desarrollo de una nueva arquitectura de fibra óptica denominada LAN óptica pasiva (POL).
No en vano, la aparición de nuevas tecnologías como la realidad virtual y aumentada, el vídeo en alta definición o las redes Wi-Fi de nueva generación supusieron una explosión del tráfico y, consecuentemente, algunos problemas para poder administrar la red de forma uniforme. Nacía así POL.
En este artículo te contamos todo lo que tienes que saber sobre ella.
Índice de temas
¿Qué es la tecnología LAN óptica pasiva (POL)
Las redes POL o redes de área local óptica pasiva son un derivado de las Redes Ópticas Pasivas (PON) que se emplean habitualmente en las arquitecturas de fibra doméstica.
Al igual que las PON, las Passive Optical LAN son redes de fibra óptica totalmente pasiva de extremo a extremo punto a multipunto y transmiten datos desde un punto a múltiples terminales con el divisor óptico y logran una comunicación ascendente y descendente con tecnología WDM (Wavelength Division Multiplexing o Multiplexación por División de Longitud de Onda).
Por lo general utilizan sistemas estandarizados internacionalmente denominados GPON (Gigabit PON) o EPON (Ethernet PON).
Definición técnica de Passive Optical LAN (POLAN)
Una Passive Optical LAN (POLAN) es una arquitectura de red de área local basada en la tecnología de red óptica pasiva (PON), que utiliza fibra óptica y divisores ópticos pasivos (splitters) en una topología de punto a multipunto (P2MP) para conectar dispositivos de usuario sin requerir energía eléctrica en los elementos intermedios de distribución.
El origen de la red POL: las redes FTTH
Las LAN ópticas (redes ópticas de área local) existen desde mediados de la década de 1980, pero en los últimos años se han beneficiado del despliegue mundial de fibra hasta el hogar con millones y millones de abonados a la FTTH. Precisamente, los diseñadores de red no tardaron en darse cuenta de que esta modalidad (Fiber-To-The-Home), especialmente cuando se utiliza en unidades multi-habitacionales, era similar a las típicas redes LAN.
Las arquitecturas de fibra hasta el hogar que utilizan una red óptica pasiva (PON) o enlaces punto a punto (P2P) se hicieron rentables para las conexiones de banda ancha. En los primeros 5 años de instalaciones activas de este tipo de fibra óptica, se conectaron millones de hogares, oficinas y empresas lo que supuso una bajada de precios tal que el coste de un enlace de fibra monomodo fuera tan barato como el del cobre, o incluso más cuando la mayor capacidad de ancho de banda de la fibra monomodo permitía que varios usuarios compartieran un enlace de fibra.
Una vez que los proveedores y los usuarios se dieron cuenta de que una LAN local no era muy diferente de un edificio de apartamentos, la arquitectura FTTH comenzó a utilizarse en grandes LAN que cubrían grandes áreas geográficas como un campus o un gran edificio y atendían a cientos o miles de usuarios.
Con POL, las capacidades de ancho de banda aumentaban respecto a las versiones en cobre, así como la posibilidad de transmitir a una velocidad estable y a más distancia
De esta manera, al igual que las LAN basadas en arquitecturas PBX de telcos se convirtieron en el primer estándar para las LAN en los años 80, las arquitecturas FTTH de telecos, especialmente las PON (redes ópticas pasivas), se están adoptando para la próxima generación de arquitecturas LAN.
¿Cómo funciona la arquitectura de una red LAN POL?
Las LAN ópticas pasivas utilizan la arquitectura y los protocolos FTTH estándar. Así las cosas, emplean una terminación de línea óptica (OLT) común para conectar los cables de fibra óptica a las ONT en los puntos terminales de la red LAN. Para minimizar los costes de cableado, se utilizan divisores ópticos pasivos que permiten separar la fibra en múltiples rutas independientes (por ejemplo, 1×8, 1×16 o 1×32), a las que se conectan los dispositivos terminales. A su vez, las ONT se conectan a teléfonos, ordenadores, monitores, puntos de acceso Wi-Fi, cámaras, terminales de edificios inteligentes, etc.
El despliegue se basa completamente en fibra óptica y elementos pasivos, conocido como ODN (Optical Distribution Network), que es la red de distribución óptica. Los beneficios de esta distribución óptica pasiva radican en que no hay ningún otro elemento activo desde el concentrador óptico OLT hasta el equipo CPE en los puestos de trabajo. La distancia entre estos dos equipos activos puede llegar hasta los 20 kilómetros.
Para facilitar la comunicación entre el equipo central OLT y los dispositivos terminales ONTs a través del medio compartido de fibra óptica, es necesario implementar un mecanismo que evite colisiones y garantice un ancho de banda adecuado para cada usuario. La técnica utilizada para permitir que dos o más longitudes de onda sean transmitidas por el mismo hilo de fibra óptica se conoce como WDM (Wavelength Division Multiplexing), lo que posibilita una conexión bidireccional en un solo hilo de fibra óptica.
Para coordinar la transmisión desde la OLT hacia las ONTs, se emplea la técnica TDM (Time DivisionMultiplexing), donde los datos se envían desde la OLT hacia todas las ONTs a través de un canal descendente que opera en la longitud de onda de 1490 nm. En el sentido contrario, desde las ONTs hacia la OLT, se utiliza la técnica TDMA (Time DivisionMultiple Access), que sincroniza una referencia de tiempo común para asignar tiempos específicos a cada elemento de la red. Esta sincronización se complementa con diversas técnicas de control de acceso al medio, como Ranging y ecualización. Este flujo de datos en dirección ascendente se denomina canal ascendente y se utiliza la longitud de onda de 1310 nm.
Analizado el funcionamiento de una red POL, veamos en detalle sus componentes principales.
El OLT (Terminal de Línea Óptica)
La OLT (Optical Line Terminal o Terminal de Línea Óptica) es el equipo central de una red POL. Actúa como el núcleo o cerebro de la red y se encarga de conectar todas las conexiones procedentes del router, almacenamiento, servidores… y de concentrar todos los puestos de trabajo donde se colocan los CPE (Customer Premises Equipment), que ofrecen diferentes interfaces para soportar diferentes servicios como que conectan dispositivos como puertos RJ45 de 1Gbps, WiFi, FXS, USB, RF y POE comunicando ordenadores, teléfonos, impresoras, cámaras y otros equipos IP y sopo.
Así pues, la OLT centraliza las comunicaciones, conecta a todos los usuarios y también incluye conexiones para servicios externos (telco e Internet). De hecho, la mayoría de las OLT están diseñadas para una o más conexiones de 10Gb/s.
Divisores ópticos pasivos (splitters)
Los splitters o divisores son dispositivos ópticos pasivos de bifurcación bidireccionales que tienen la función de dividir la potencia que entra por un hilo o pelo de fibra a muchos pelos de forma pasiva. La ventaja es que lo hacen sin alimentación a costa de una pérdida de potencia por cada derivación (aproximadamente por cada división pierden alrededor de 3dB). Estos dispositivos acoplan fibras en múltiplos y suelen estar disponibles en configuraciones 1:2,1:4, 1:8,1:16 y1:32. Por lo general, las arquitecturas PON suelen basarse en una división máxima de 1:32, aunque los límites técnicos actuales permiten relaciones mayores. Además, pueden conectarse en cascada para reducir las necesidades de fibra colocando divisores más cerca de las zonas de trabajo de los usuarios.
Terminales ONT/ONU
La rede de área local óptica pasiva se basa en fibras ópticas. Así, antes de conectar ordenadores u otros dispositivos a la POL, las señales ópticas deben transferirse generalmente a señales eléctricas. La ONT (Optical Network Terminal o Terminal de Red Óptica) y ONU (Optical Network Unit o Unidad de Red Óptica) se encargan de proporcionar interfaces de cobre para conectar los equipos. E, incluso, alagunas ONUs también pueden ofrecer Wi-Fi.
Dicho de otra forma, una ONT/ONU es el aparato que recibe la señal de fibra óptica en una vivienda y la cambia en una señal digital que el router y otros aparatos domésticos pueden usar. Para adaptar las redes PON a los espacios interiores, el tamaño del dispositivo terminal óptico-eléctrico, sufrió modificaciones reduciéndose a las dimensiones de una regleta de corriente alterna para facilitar la instalación. Su incursión en el terreno corporativo ha supuesto igualmente una transformación adaptándose para alimentar dispositivos a través de Ethernet y para trabajar con los avanzados protocolos Ethernet que exige la conectividad de un entorno de trabajo empresarial moderno.
Elementos de conectividad
Como cualquier red alámbrica, una POL precisa del uso de componentes de conectividad como cables de conexión de fibra, organizadores de fibra, conectores y materiales de soporte de vía.
Ventajas clave de la LAN óptica pasiva frente al cableado de cobre tradicional
El empleo de redes POL frente al cableado de cobre tradicional concede una serie de ventajas
Despliegue de red de larga distancia
La tecnología POL permite el despliegue de red de larga distancia abarcando los 20 kilómetros o más en función de los dispositivos y las tasas de división empleadas. Esta particularidad la convierte en una opción muy beneficiosa para la implantación de redes de edificios de varios pisos y redes de campus. Igualmente, reduce la densidad de ocupación del cableado al utilizar exclusivamente fibra óptica monomodo. De esta manera, en vez de emplear multitud de conmutadores (switches) o paneles de parcheo (patch), se puede disminuir el número de equipos con una OLT con más puertos.
Versatilidad y flexibilidad
POL utiliza la estructura radial de centro, lo que hace que la red sea más plana y simplificada por lo que resulta más fácil agregar o modificar la red. Asimismo, el menor número de cables y los cables más pequeños hacen que la instalación sea más sencilla y económica. Las conexiones y la conectorización se realizan manualmente y son fáciles de ejecutar.
Las redes POL modifican las rutas de conexión, pero no los puntos terminales de la red LAN, por lo que mantienen los mismos servicios y conexiones de red. La eliminación de las redes LAN de cables de cobre permite prescindir de equipos caros y con ancho de banda limitado en la instalación de red, además de que mejora la seguridad, reduce los gastos generales y evita tener que sustituir el cableado si cambian las necesidades de ancho de banda. Y es que, si los dispositivos terminales cambian o se requiere más ancho de banda, solo es necesario actualizar las OLT y las ONT. El cableado de fibra ya no necesita renovarse. Dicho de otra manera, si la demanda de ancho de banda aumenta en el futuro tan sólo será necesario cambiar la electrónica de los puntos terminales (OLT y ONT). La infraestructura de fibra permanecerá intacta.
Seguridad mejorada
Las redes de área local óptica pasiva mejoran la seguridad en tanto en cuanto se reduce el número de puntos vulnerables. Compatible con el cifrado AE128 -que garantiza la seguridad de la transmisión de datos-, los equipos POL soportan enlace MAC, reconocimiento 802.1x, ataque anti-DOS, etc., evitando el acceso y ataque de usuarios no autorizados. Además, como emiten a través de un divisor PON a todos los usuarios, cada señal debe estar encriptada, lo que añade una capa de seguridad a la red.
Ahorro de costes
Como hemos dicho antes, los nuevos dispositivos están incrementando considerablemente el uso del ancho de banda. Bajo un modelo de cableado tradicional por cobre, la red debería reconstruirse para atender estos requisitos actualizándose cada 4 o 6 años, mientras que la fibra óptica tiene una vida útil de aproximadamente 20 años. POL puede actualizarse con ancho de banda y tasa de G PON, 10G PON, 50G PON, etc. y economiza el mantenimiento de la red.
La tecnología GPON, (Gigabit-Capable Passive Optical Network) utiliza como medio de transmisión la fibra óptica monomodo y permite no tener ningún equipo activo entre la OLT y el equipo CPE del lado usuario
A ello se suma que las redes de cobre son sensibles a los ruidos electromagnéticos, colocando equipamientos intermedios que le dan más latencia y ocupando espacios que podrían ser utilizados para otras tareas.
Las redes LAN Óptica Pasiva permiten reducir el uso de cable de cobre y eliminan la necesidad de equipamiento intermedio activo, como switches, lo que reduce la latencia
Así las cosas, POL se concibe como una plataforma que utiliza la tecnología de red óptica pasiva para mejorar la disponibilidad y fiabilidad de las redes LAN, proporcionando una reducción tanto de los costes de inversión (capex) como de los operativos (opex). En este sentido, requiere un menor mantenimiento que el cobre y todas las conexiones son mecánicas y no precisan herramientas caras o especiales, ni un conocimiento especializado superior respecto a las instalaciones de cobre.
Eficiencia energética
En relación con el punto anterior, una arquitectura POL también supone una mayor eficiencia energética y sostenibilidad. Como hemos visto, la infraestructura de fibra no se modifica, tan sólo hay que cambiar la electrónica de los terminales OLT y ONT para adaptarse a velocidades mayores. Ello supone un ahorro de energía -al tener menos equipos activos y la ausencia de dispositivos de refrigeración-, y un menor número de equipos desechados.
Dadas sus ventajas, la LAN óptica pasiva (POL) se aplica cada vez más en más ámbitos como edificios inteligentes, complejos comerciales, comunidades residenciales o parques industriales, entre otros entornos
Preparada para el futuro
POL se considera una tecnología adaptada a las necesidades futuras. Y es que un único hilo de fibra óptica monomodo puede transmitir hasta 101 Tbps, aunque ya han avances que ha superado esta cifra. Además, si se necesita ampliar las capacidades de ancho de banda la infraestructura existente se mantiene y tan sólo habría que actualizar la electrónica. A ello se suma que como la fibra es inmune al ruido eléctrico, puede compartir conductos eléctricos sin problemas. Y no hay que olvidar que se emplea una red de fibra para todos los servicios (video, datos, telefonía, sensores IP…), en vez de redes paralelas para voz, datos, CCTV… En otras palabras, una instalación preparada para cubrir requisitos del mañana y con una esperanza de vida mayor.
¿Cuándo es aconsejable implantar una infraestructura LAN POL?
Visto lo visto, ¿cuándo es aconsejable implantar una infraestructura LAN POL? Básicamente podríamos decir que esta arquitectura está enfocada en reemplazar las redes de cobre LAN en edificios, empresas, campus, universidades, hospitales, etc. Es decir, escenarios con un elevado número de usuarios y donde el ahorro de costes es mayor.
Actualmente, las POL están ganando terreno en el mercado, desplazando gradualmente al tradicional cableado estructurado. Las razones son claras: la fibra óptica en la que se basan ofrece una inmunidad total a los ruidos electromagnéticos, amplias distancias de transmisión y flexibilidad gracias a los estándares en constante evolución.
Aunque su adopción aún no es masiva, el crecimiento de POL se está acelerando. En este sentido, APOLAN es una asociación sin fines de lucro que respalda, promueve y difunde esta tecnología. Además, BICSI (Building Industry Consulting Service International) incluye las redes POL en sus recomendaciones.
Aplicaciones de la LAN de óptica pasiva
Las instalaciones de LAN de óptica pasiva tienen cabida en escenarios con gran número de usuarios donde el ahorro que proporcionan es mayor.
Universidades
Las universidades son instituciones académicas que han de proporcionar conectividad a multitud de usuarios, ya sean alumnos como personal docente. Necesitan estas infraestructuras para garantizar unas comunicaciones fluidas, rápidas y seguras capaces de soportar accesos simultáneos multitudinarios para conferencias, webinars y MOOCs o cursos en línea masivos y abiertos. Además de dar servicio a laboratorios y centros de investigación.
Hospitales
Los hospitales también son entornos con una elevada densidad de usuarios ya sean pacientes o personal médico. Un POL brinda conexiones más rápidas para servicios de datos y dispositivos médicos. Permiten compartir datos de manera más eficiente, así como atender los requisitos de conectividad de los equipos IoT que cada vez son más habituales en estos recintos.
Entidades gubernamentales
Ayuntamientos, diputaciones… y otros organismos públicos de gran envergadura han de gestionar y tramitar mucha información. Una LAN de óptica pasiva aporta una reducción de costes administrativos, más agilidad y eficiencia, lo que repercute en una mejor atención al ciudadano.
Entidades militares
Uno de los grandes puntos a favor de estas redes para entornos militares es la seguridad que brindan. Añaden una capa extra de protección de los datos gracias a las posibilidades de encriptación de las comunicaciones. Algo fundamental en el terreno de defensa.
Las LAN de óptica pasiva suelen emplearse en entornos con gran número de usuarios donde el ahorro es mayor. Es el caso de empresas, aeropuertos, hoteles, centros de convenciones, campus, hospitales o redes municipales, entre otros
Empresas y negocios
La LAN es la red empresarial por excelencia. Su evolución a POL concede a las organizaciones la velocidad y seguridad que requieren sus comunicaciones, reduciendo el opex y soportando servicios críticos para el negocio.
Hoteles y centros de convenciones
Su aplicación mejora la experiencia de los huéspedes, simplifica las operaciones y reduce los presupuestos de TI. Ofrecen una infraestructura de alta velocidad que posibilita integrar servicios como Wi-Fi, IPTV, telefonía y domótica en un solo hilo de fibra por habitación.
Aeropuertos
En el caso de los aeropuertos y otros enclaves que constantemente reciben una gran afluencia de viajeros las redes LAN de óptica pasiva conceden una conectividad de alta velocidad y gran ancho de banda ideal para la compleja infraestructura de los aeródromos. Proveen el ancho de banda necesario para sistemas críticos en tiempo real (como seguridad, control de pasajeros y operaciones de aerolíneas) con una infraestructura más segura y centralizada.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia de velocidad hay entre una LAN POL y una red de cobre tradicional?
Las redes LAN ópticas utilizan estándares como GPON (2.5 Gbps de bajada y 1.25 Gbps de subida) o XGS-PON (10 Gbps simétricos) compartidos mediante divisores ópticos. Diseñadas para la era Gigabit, son capaces de ofrecer velocidades de hasta 10 Gb por segundo y aún más. Por su parte, una red de cobre tradicional emplea cables UTP (Cat 5e, Cat 6, Cat 6a) que entregan habitualmente velocidades de 1 Gbps o 10 Gbps dedicadas por puerto de switch. Además, su rendimiento depende estrictamente de la calidad del cable y la electrónica activa.
¿Qué tipo de red es una POLAN?
Una POLAN (Passive Optical Local Area Network) es una red de área local óptica pasiva. Funciona como una red de punto a multipunto (P2MP) y utiliza la fibra óptica monomodo en lugar de los tradicionales cables de cobre como medio de transmisión.
¿Qué vida útil tiene la infraestructura de fibra óptica en comparación con el cable de cobre?
La infraestructura de fibra óptica supera ampliamente la vida útil del cable de cobre, alcanzando habitualmente más de 25 a 30 años (e incluso más de 50 años en condiciones óptimas), frente a los 10 a 20 años del cobre
¿Por qué se denominan redes pasivas a los sistemas POL?
Se denominan redes pasivas a los sistemas POL porque utilizan componentes ópticos que no necesitan energía eléctrica para funcionar en el trayecto entre el equipo central y el usuario final. Estas soluciones reemplazan los tradicionales conmutadores eléctricos por elementos que trabajan únicamente con la luz de la fibra óptica.
