ENTENDENDO OS MÓDULOS B+ e C+ CCAT CONSULTORES Objetivo Este documento tem por objetivo esclarecer o funcionamento das portas PON na tecnologia GPON. Introdução Inúmeras vezes tenho esclarecido verbalmente o conceito de distâncias na tecnologia GPON, e que, se presta para confusão por conta da similaridade com as normas que especificam a tecnologia (G)EPON, mas, que não se aplicam a ambas tecnologias. Embora ambas usem os mesmos conceitos de arquitetura, são totalmente diferentes no referente a potência óptica e tratamento das distâncias entre OLTs e ONUs. Pretendo esclarecer de forma simples e clara estas diferencias e mostrar quais são os cálculos necessários para montar uma rede GPON na sua concepção correta. Para isto, vou dividir em três partes esta explicação, a saber: 1) Especificações das ODNs (Redes de Distribuição Óptica) para as tecnologias (G)EPON e GPON; 2) Funcionamento da Tecnologia GPON; 3) Tabelas de alcances para Redes B+ e C+. Especificações das ODNs (Redes de Distribuição Óptica) para as tecnologias (G)EPON e GPON; Para todos os fabricantes de Sistemas Ópticos Ponto-Multiponto em Redes Passivas (PON) as ODN são definidas em três Classes, segundo a sua perda no percurso óptico (Optical Path Loss), que são Classe A, Classe B e Classe C, pudendo haver mais divisões, dependendo do tipo de ODN em que estamos trabalhando (B+, BC+ ou C+). Isto é feito para que os implementadores (fabricantes) trabalhem com os mesmos limites e uma Rede Óptica (ODN) sirva para qualquer tecnologia. Muito importante deixar claro que, para cada tipo de ODN e tecnologia que estamos usando, estas Classes se adaptam aos parâmetros impostas para elas, muitas vezes sem utilizar diferentes tipos de fibras, o que pode confundir aos técnicos na hora de definir o projeto de balanço óptico
(Optical Budget ou Orçamento Óptico), em resumo, as fibras e a arquitetura sempre serão as mesmas, o que muda são os parâmetros ópticos a considerar no projeto. Outro fato importante é que, tanto para redes (G)EPON, quanto para redes GPON, a tabela de Classes deverá ser definido pelas normas correspondentes na sua tecnologia, e não utilizar outras normas para definição destas. Por exemplo, tenho visto que alguns técnicos utilizam a ETS 300 681: june 1997 como referência para cálculos de redes, mas, esta norma é totalmente diferente às usadas em redes PON, e são aplicadas em Redes Ativas, quando há a necessidade de usar amplificadores ópticos (OA), mesmo que na sua arquitetura use rede passiva. Este tipo de rede utiliza uma ou duas fibras e se restringe a um ou dois comprimentos de onda (λ), que são 1313nm e 1550nm. Para Tecnologias (G)EPON usa-se o padrão IEEE Std 802.3ah e para GPON usa-se o padrão ITU-T G.984.x. O padrão (G)EPON não usa potência adaptativa nas suas portas PON, por este motivo, a potência óptica é fixa e pode ser fixada manualmente ou por default. Este fato implica em que, temos controle absoluto sobre a potência óptica bombeada na rede ODN. Funcionamento da Tecnologia GPON; O padrão GPON usa potência adaptativa, e em alguns casos, em ambos os sentidos, downstream e upstream. Isto significa que, a OLT controla a potência óptica tanto das portas PON, quanto das ONUs, com o objetivo de equalizar perdas eventuais e fixas que a rede ODN possa ter. Por outro lado, dependendo do volume de dados que estão sendo trafegados, a OLT aumenta ou diminui a potência óptica da porta PON. Por estes motivos, quando da medida da potência óptica nos extremos da ODN nunca teremos uma medida igual, visto que, as redes em geral são sempre dinâmicas desde o ponto de vista de atenuação e volume de dados trafegados por ela (note que nas tabelas abaixo sempre se fala de potências médias). Outro fator importante ao considerar a distância entre a OLT e as ONUS nas redes GPON é a quantidade de ONUs, que limitam essa distância por razões obvias, uma vez que, a potência óptica que irá cuidar de até 64 ONUs é muito maior que a que cuidará de 128 ONUs.
Tabelas de alcances para Redes B+ e C+. CCAT CONSULTORES Para deixar claro quais são os parâmetros usados pelos fabricantes de equipamentos GPON para os seus módulos PON (portas PON), reproduzo a seguir a tabela de potências: Unidade Transmissor da OLT MÍN 0 +5 +3/+7 MÁX +4 +9 +7/+12 Receptor da ONU Sensibilidade MÍN -21-21 -28 Sobrecarga MÁX -1-1 -8 Quadro 2c/G.984.2 Parâmetros da interface óptica a 2488 Mbit/s no sentido downstream Fontes: Rec. UIT-T G.984.2 (03/2003) e FTTx PON Technology and Testing EXFO 2005 Unidade Transmissor da ONU MÍN -3-2 +2 MÁX +2 +3 +7 Receptor da OLT Sensibilidade MÍN -24-28 -29 Sobrecarga MÁX -3-7 -8 Quadro 2f-2/G.984.2 Parâmetros da interface óptica a 1244 Mbit/s no sentido upstream Fonte: Rec. UIT-T G.984.2 (03/2003)
Unidade Transmissor da ONU MÍN -2-2 +2 MÁX +3 +3 +7 Receptor da OLT Sensibilidade MÍN -23-28 -29 Sobrecarga MÁX -8-13 -14 Quadro 2f-2a/G.984.2 Parâmetros da interface óptica a 1244 Mbit/s no sentido upstream utilizando um mecanismo de nivelação de potência no transmissor da ONU Fonte: Rec. UIT-T G.984.2 (03/2003) Como podemos ver no Quadro 2c/G.984.2 acima, para Redes do tipo B (B ou B+) existe apenas uma potência máxima e mínima, mas, para a classe C (C ou C+) existem duas potências ópticas. Isto é devido ao tipo de laser utilizado, que pode ser FP (mais barato) ou DFB (mais caro), e ai nota-se a diferencia entre um e outro. No geral, usa-se FP nas ONUs e DFB nas OLTs (onde também pode haver FP) Para explicar finalmente a diferencia entre as ODN Classe B+ e C+, precisamos explicar os três tipos diferentes de distâncias definidas na tecnologia GPON. Alcance físico é definido como a distância física máxima que pode ser alcançada para um sistema de transmissão particular. O padrão GPON define em 20 km. Alcance lógico é definido como a distância máxima que pode ser alcançada considerando o balanço óptico (Budget ou orçamento), e que é medido em. O padrão GPON define em 60 km. Distância diferencial é a distância máxima entre as ONUs conectadas a uma mesma porta PON (uma fibra). O padrão GPON define em 10 e/ou 20 km. Em 2010, a ITU-T lançou a recomendação G.984.7 que amplia o alcance diferencial de 20 para 40 km, mas, que não depende de potência óptica e sim do delay suficiente para permitir atraso na propagação do sinal recebido pela OLT das ONUs. Originalmente, este atraso era de 202 µs e que, para maiores distâncias não era suficiente.
Para distâncias diferenciais entre 0 e 40 km, foi definido o atraso na propagação de 402 µs. Que fique claro de que, quem é responsável pelo aumento do alcance é a OLT, que tem que ter no seu protocolo a facilidade de, por assim disser, aguardar por 402 µs o atraso do quadro vindo da OLT. Isto significa que, não depende nem do módulo PON, nem da potência deste para atingir maior alcance, além dos 20 km típicos de uma rede GPON, e sim da OLT que consiga manipular este tempo. As tabelas a seguir mostram como podemos atingir maior distância tanto com módulos PON classe B+ como C+. Classe de ODN Limites de atenuação () alcance físico (km) distancia diferencial (km) Classe B+ 7-28 10 ou 20 10 a 20 Classe C 7-29 0 a 20 10 a 20 Classe C+ 8-29 0 a 20 20 Tabela 3 Limites físicos para atrasos de propagação de 202 µs Fonte: baseada na Rec. UIT-T G.984.7 (07/2010) Classe de ODN Limites de atenuação () alcance físico (km) distancia diferencial (km) Classe B+ 13-28 40 40 Classe C 15-30 40 40 Classe C+ 17-32 60 40 Tabela 4 Limites físicos para atrasos de propagação de 402 µs Fonte: Rec. UIT-T G.984.7 (07/2010) A distância X para cálculo da ODN com propagação de 202 µs é: Classe B+ ou C+ = 0 < X < 10 + 10 (diâmetro máximo em torno da OLT de 20 km). A distância X para cálculo da ODN com propagação de 402 µs é: Classe B+ = 0 < X < 20 + 20 (diâmetro máximo em torno da OLT de 40 km).
Classe C+ = 0 < X < 40 + 20 (diâmetro máximo em torno da OLT de 60 km). Como exemplo, na figura abaixo podemos entender melhor a distância máxima entre ONUs para um modelo de 402 µs de propagação usando B+. Figura 1 ODN Classe B+ suportando alcance diferencia de 40 km Resumindo... Fonte: Rec. UIT-T G.984.7 (07/2010) Módulos B+ e C+ aparentemente, em campo, não devem mostrar grandes diferencias quanto a sua potência óptica medida na ponta da rede (ONU). Estes módulos são diferentes quando a OLT permite o atraso de mais de 202 µs e a distância é maior que 40 km. Cabe destacar que, quanto maior distância da ODN, menor quantidade de ONUs podem ser colocadas na rede. Para atingir ONU s a maiores distâncias que 20 km, a OLT e as portas PON têm que estar preparadas, devendo cumprir com a Rec. ITU-T G.984.7 (07/2010). Todo este conteúdo forma parte, e é explicado em detalhes, nos meus cursos ministrados pela CCAT Consultores. Para mais detalhes de cursos visite http://ccatconsultores.com.br/ Eng. Manuel Osorio Zuleta CCAT Consultores Tel.: (+5511) 2376 0111 Cel.: (+5511) 9.9886 6633 Skype: manuel.osorio.zuleta e-mail: manuel@seuprojeto.com www.ccatconsultores.com.br