Redes metropolitanas com tecnologia GPON descentralizada para triple play

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III - TECNOLOGIA PON

A rede PON é concebida para ser uma rede multisserviços, permitindo transportar todos os tipos de serviços, incluindo Ethernet, linhas de telefonia analógica (POTS), tráfego E1, T1, ATM 155Mbps tráfego de alta velocidade.

A arquitetura básica de rede que utiliza a tecnologia PON é apresentada na figura 03 com os equipamentos ativos OLT e ONT e sua rede passiva (ODN) com as fibras e os divisores.

Figura 03 – Arquitetura básica da solução PON

Nesta figura temos o cenário básico para a rede PON com um nível de derivação na proporção 1:4 (uma entrada e quatro saídas).

Podendo ainda estender até um determinado ponto e a partir desse ponto continuar com outro tipo de tecnologia como o cobre ou coaxial. As siglas seguintes são utilizadas para caracterizar as topologias.

FTTB (Fiber to the Business ou Building): refere-se ao emprego de fibra óptica da estação da operadora até uma Empresa.

FTTC (Fiber to the Curb): refere-se à topologia utilizando fibra da estação da operadora até um armário que contém um Óptical Network Terminal (ONT), estendendo rede de cobre ou cabo coaxial em 300m até o cliente.

FTTH (Fiber to the Home): refere-se a emprego da extensão da fibra óptica da estação da operadora até o cliente.

FTTN (Fiber to the neighborhood): é um caso estendido do FTTC para 1 (um) quilômetro de cobre ou cabo coaxial.

A figura 04 mostra as possibilidades de implementações PON coexistindo com outras tecnologias em meios guiados diferentes da fibra óptica. O trabalho está enquadrado na FTTH onde o meio é todo em fibra óptica.

[pic 7]

As redes denominadas como passivas (xPON) são caracterizadas pelo uso de elementos passivos ao longo de sua infraestrutura de fibra óptica por não necessitarem de alimentação elétrica e basicamente são formadas pelos seguintes elementos:

ODN (Optical Distribution Network – Rede de distribuição óptica) é a rede externa composta por fibras ópticas e divisores caracterizada por elementos que não necessitam de alimentação elétrica ao longo de sua infraestrutura compreendida entre a OLT e a ONT.

OLT (Optical Line Terminal) – É o equipamento responsável pela distribuição do sinal ótico até as ONTs, também possui funções de controle e gerenciamento que permitem identificar todos os terminais ao longo da rede.

ONT (Optical network terminal) É o equipamento que fica na ultima milha, ou seja, na casa do cliente, e pode disponibilizar interfaces para voz, dados e vídeo.

Divisor óptico (Splitter) é responsável pela divisão do sinal óptico de entrada em n saídas, podendo ser simétrico com igualdade na divisão ou assimétrico com diferentes níveis de potência de saída, e um elemento passivo na rede, pois não necessita de alimentação.

Exemplos de divisores ópticos (figura 05) e em seguida é apresentada a derivação em 2 e 3 níveis (Figura 06 e 07).

Figura 05 – Exemplo de Divisor assimétrico e Simétrico

Esses divisores podem ser instalados em sequência estendendo a rede em ramos formando uma rede capilar. Existem divisores nas proporções 1:2, 1:4, 1:8. 1:16, 1:32 e 1:64 e nas configurações 2:1 e 2:4.

Figura 06 – Divisores em dois níveis de derivação

Figura 07 – Divisores em três níveis de derivação.

Para a melhor compreensão é apresentada na figura 08 o conjuntos dos elementos que formam a rede PON.

Figura 08 – Elementos de uma rede PON

A - Características principais da tecnologia PON:

A PON é caracterizada por uma rede de fibras ópticas do tipo ponto-multiponto na qual as ramificações são realizadas através de divisores ópticos passivos. O OLT agrega o tráfego dos pontos remotos (clientes). Nesta tecnologia a rede é compartilhada e todo o tráfego é enviado na direção downstream sendo vistos por todas as ONTs. Cada ONT lê o conteúdo dos pacotes que é dirigido a ele. Para a proteção dos dados é utilizada a criptografia.

O sinal óptico é transportado em uma única fibra com “upstream” e “downstream” em comprimentos de onda (λ) diferentes, sendo então distribuído ou dividido para os clientes através dos divisores ópticos. Utilizam-se valores para cálculo de potência entre 10 a 25 dB (classe B), dependendo da potência dos transceptores ópticos da OLT e do ONU. Está planejada para alcançar até vinte (20) quilômetros. Além do sinal de dados formado pelo “upstream” em 1310nm e “downstream” em 1490nm, é possível inserir um terceiro comprimento de onda em 1550nm para vídeo broadcasting.

Os tipos de laser são apresentados no quadro 01.

Tipo do Laser

Potência

Classe A

5-20 dB

Classe B

10-25 dB

Classe C

15-30 dB

Quadro 01 - Tipos de Classes suportadas por GPON (fonte: ETS 300 681, Optical Distribution Network(ODN) for Optical Access Network (OAN), 1997).

B - Padronização da tecnologia PON

As tecnologias TDM-PON mais utilizadas atualmente são: Broadband PON, (BPON) [ITU G.983], conhecida anteriormente como ATM-PON; Ethernet PON (EPON) [ITU-T Recommendation G.984]; e Gigabit PON (GPON) ITU TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR (ITU-T) G.984.1].

O quadro 02 mostra os padrões PON e suas características.

Tipo de padrão PON

Característica

BPON

EPON

GPON

Padrão

ITU-T G.983

IEEE 802.3ah