PASSIVE OPTICAL NETWORK - PON

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1 PASSIVE OPTICAL NETWORK - PON É uma solução para a rede de acesso, busca eliminar o gargalo das atuais conexões entre as redes dos usuários e as redes MAN e WAN. A solução PON não inclui equipamentos ativos na rede externa, diminuindo o custo de instalação, operação e manutenção. Atende as demandas de serviços de voz, dados, Internet, vídeo conferencia, vídeo sob-demanda e TV por assinatura. Corresponde ao padrão G.983 do ITU-T, o qual é baseado em uma solução utilizando ATM. A força tarefa Ethernet para a Primeira Milha (EFM) do IEEE, apoia a solução utilizando Ethernet. Além de solução com fibra a EFM desenvolve soluções com cobre ( par trançado e cabo coaxial).

2 Soluções para rede de acesso utilizando fibra óptica FTTx SNI OLT FTTC fibra Curb cobre ONU UNI OLT FTTB fibra Build/ Business cobre ONU OLT FTTH ONU fibra OLT Optical Line Terminal terminal da linha no nó da rede ONU Optical Network Unit terminal da linha no residência do usuário SNI System Network Interface interface entre a rede de acesso e a núcleo da rede UNI Unit Network Interface interface entre a rede de acesso e a rede do usuário FTTC Fibre To The Curb fibra até o armário. FTTB Fibre To The Build/Business fibra até a construção ou empresa FTTH Fibre To The Home fibra até a residencia (casa ou empresa)

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4 Possíveis vantagens da rede EPON sobre a rede PON: a) Menor número de protocolos. As redes locais geralmente são Ethernet e muitas redes MAN e WAN também utilizam esse protocolo. As redes com ATM necessitam do SDH, portanto além da conversão IP para ATM, há necessidade de encapsular o ATM em E1, E3 ou STMs. As células ATM necessitam de 5 bytes de cabeçalho. Como cada célula tem 53 bytes, um boa parcela da taxa de transmissão é perdida nesses cabeçalhos. b) Menor custo de Instalação, Operação e Manutenção Os equipamentos Ethernet historicamente diminuem rapidamente o seu custo. Além disso a existência de um único protocolo, o qual é muito conhecido, diminui o custo de operação e manutenção da rede. c) flexibilidade na alocação de taxas de transmissão para os usuários O padrão Ethernet permite a configuração de taxas de transmissão entre 1 e 1000 Mbps, sem troca de equipamentos. O ATM necessita da inclusão de novos equipamentos quanto atinge um dos níveis do SDH.

5 Tecnologias PON referentes aos Padrões do ITU-T APON ATM PON 1 Gbps downstream BPON Broadband Pon Gbit/s downstream e 1.2 Gbit/s upstream, 128 usuários GPON 2,5 Gbps de downstream e 1,25 Gbps de upstream divididos no máximo por 128 usuários. XG-PON 10 Gbps de downstream e 2,5 Gbps de upstream divididos no máximo para 128 usuários NG-PON2 (previsão 2015) 40 Gbps de dowstream e 10Gbps de upstream com previsões mínima de 64 usuários e máxima de 256 usuários com uso de uma quantidade maior de Comprimentos máximos dos enlaces entre OLT e ONU GPON 20 Km com 28dB de atenuação e 128 assinantes. XG-PON 20 Km com 29 db de atenuação e 128 assinantes NG-PON2 20Km com 64 assinantes

6 Tecnologias PON referentes aos padrões IEEE EPON 1 Gbps ou 2 Gbps simétrico 10G-EPON 10 Gbps simétrico. GPON 2,5 Gbps de downstream e 1,25 Gbps de upstream divididos no máximo por 128 usuários. XG-PON 10 Gbps de downstream e 2,5 Gbps de upstream divididos no máximo para 128 usuários NG-PON2 (previsão 2015) 40 Gbps de dowstream e 10Gbps de upstream com previsões mínima de 64 usuários e máxima de 256 usuários com uso de uma quantidade maior de

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9 NG-PON2 (previsão 2015) 40 Gbps de dowstream e 10 Gbps utilizando 4 s 80 Gbps de dowstream e 20 Gbps de upstream com 8 s. Serviço empresarial com taxas simétricas de 40 ou 80 Gbps.

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11 EPONS com dois comprimentos de onda Suportam trafego de voz, dados e TV-IP. Utilizam o comprimento de 1510 nm para o downstream e o de 1310 para o upstream. EPONs com três comprimentos de onda suportam além desses serviços, serviços de rádio freqüência, CATV e DWDM. Usando uma taxa de 1,25 Gbps, comunicação bidirecional, a atenuação permite cobrir 20 Km, com 32 emendas de fibra. EPONS com Três comprimentos de onda Suportam trafego de voz, dados, TV-IP, serviços de rádio freqüência, CATV e DWDM. Os comprimentos de 1510 e 1310 são utilizados de mesma forma que na EPON com dois comprimentos de onda. O comprimento de onda de 1550 é utilizado para transmissão de vídeo, no downstream. O vídeo é codificado em MPG2 (Moving Pictures Experts Group Layer 2) e utiliza modulação em quadratura para transmissão (QAM). Nesta configuração é possível cobrir 18 Km com 32 emendas de fibra.

12 EPONS com Três comprimentos de onda Redes EPON com três comprimentos de onda podem ser projetadas para suportar sistemas DWDM. A janela de 1550 ( ) é reservada para a transmissão DWDM. Nessa configuração os equipamentos OLT e ONU precisam dar suporte ao DWDM.

13 Ethernet Ponto a Ponto

14 Ethernet Ponto a Ponto

15 Arquitetura da PON A OLT faz a interface entre a rede de acesso e o núcleo. Componentes comuns desse equipamento são: Gateway de voz transporta o trafego localmente comutado para a PSTN. Roteador IP - direciona o tráfego de dados para o núcleo da rede de dados. Equipamento de rede de vídeo transporta os dados de vídeo para o núcleo da rede de vídeo. DCSs Digital Cross-Conects - transporta o trafégo TDM não comutado para a PSTN telefônica. (E1,E3, STM) EMS - elemento de gerenciamento do sistema. Gerencia a interface núcleo/ rede de acesso Atende até assinantes.

16 Arquitetura da PON As funções chaves e características principais desse equipamento são: Interface de multi-serviço para a rede WAN. Interface gigabit ethernet para a PON. Roteamento e comutação da camada 2 e 3. Provedor de qualidade de serviço (QoS) e contrato de nível de serviço (SLA) Agregação de tráfego.

17 Arquitetura da PON A ONU apresenta as seguintes funções e características principais: interfaces do cliente para PSTN, ethernet 10/100/1000, E1, SDH, IP multi-tarefa e serviços com dedicado. Capacidade de comutação e roteamento de camada 2 e 3. Suportar dezenas de usuários simultâneos.

18 Arquitetura da PON Entre a OLT e as ONU existem apenas fibras ópticas monomodo e um acoplador/derivador. O fluxo que saí da OLT é distribuido para todas as ONU. O fluxo que chega na OLT é resultado do acoplamento dos fluxos individuais de cada ONU. Uma OLT atende até 64 usuários, diminuindo o custo de implementação do sistema, o espaço necessário nas instalações da operadora e o número de fontes ópticas.

19 Transmissão da OLT para as ONUs - downstream Formado por pacotes de diferentes tamanhos (seguindo os padrões IEEE 802.3) Transmitido por difusão para todas as ONU. Cada pacote possui um cabeçalho que indica o endereço da ONU destinatária. Permite broadcast e multicast. No divisor/acoplador, o fluxo de dados é enviado para todas as portas de saída. Cada ONU receberá todos os pacotes do Downstream, porém somente enviará para o usuário final os pacotes cujo o endereço coincida com o seu.

20 Transmissão da OLT para as ONUs - downstream O trafego é segmentado em quadros fixos (slots), os quais são preenchidos com múltiplos pacotes de tamanhos variáveis. A informação de relógio, na forma de uma marca de sincronismo, é incluída no início e no final de cada quadro. O sincronismo é um código do tamanho e um byte, que é transmitido a cada 2ms para sincronizar as ONUs com a OLT. A taxa de transmissão é de 1 Gbps.

21 Transmissão das ONUs para a OLT - Upstream O trafego de pacotes é gerenciado pela técnica TDM. Cada ONU possui um slot para transmitir a informação.

22 Transmissão das ONUs para a OLT - Upstream O trafego upstream é segmentado em quadros (time-slots), intervalos de 2ms. Há um cabeçalho no início de cada quadro Cada quadro é segmentado em time-slots para cada uma das ONU. Os time-slots são preparados para a transmissão de pacotes de tamanhos variados. Cada pacote tem um cabeçalho, o qual contem uma banda de guarda, indicadores de temporização e indicação da potência do sinal. Quando não existe trafego a partir da ONU, o time slot pode ser preenchido com um enchimento.

23 Qualidade de serviço, segurança e confiabilidade nas EPONs A qualidade de serviço e a segurança são garantindas com soluções DiffServ e TOS Field. Uma arquitetura alternativa com duplo anel entre o acoplador e a central fornece total redundância e caminho de proteção. Segurança multi-camada, semelhante a VLAN de grupos fechados e suporte para VPN, IPsec e tunelamento. Referências International Engineering Consortium - ITU-T Recommendation G.983.1

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