Fibra para casa (FTTH) é a solução definitiva de acesso à fibra, onde cada assinante é conectado a uma fibra óptica. As opções de implementação discutidas neste tutorial são baseadas em um caminho de fibra óptica completo da OLT até as instalações do assinante. Essa escolha permite o fornecimento de serviços e conteúdo de alta largura de banda para cada cliente e garante largura de banda máxima para as demandas futuras dos novos serviços. Portanto, as opções híbridas envolvendo redes de infraestrutura "parcial" de fibra e "parte" de cobre não estão incluídas.

A distância diferencial da fibra é a diferença na distância entre a ONU / ONT mais próxima e a mais distante da OLT.

No GPON, a distância diferencial máxima da fibra é de 20 kms. Isso afeta o tamanho da janela de variação e fornece conformidade com [ITU-T G.983.1].

O alcance lógico é definido como a distância máxima que pode ser alcançada para um determinado sistema de transmissão, independentemente do orçamento óptico. Alcance lógico é a distância máxima entre ONU / ONT e OLT, exceto para a limitação da camada física.

No GPON, o alcance lógico máximo é definido como 60 kms.

O atraso médio de transferência do sinal é a média dos valores de atraso upstream e downstream entre os pontos de referência. Esse valor é determinado medindo o atraso de ida e volta e dividindo por 2.

O GPON deve acomodar serviços que exigem um atraso médio de transferência de sinal máximo de 1,5 ms. Um sistema GPON deve ter um tempo de atraso médio de transferência de sinal máximo de menos de 1,5 ms entre os pontos de referência de TV.

O OAN é o conjunto de links de acesso que compartilham as mesmas interfaces do lado da rede e são suportados por sistemas de transmissão de acesso óptico. O OAN pode incluir vários ODNs conectados ao mesmo OLT.

No contexto PON, uma árvore de fibras ópticas na rede de acesso, complementada com divisores de potência ou comprimento de onda, filtros ou outros dispositivos ópticos passivos.

Um dispositivo que termina o ponto de extremidade comum (raiz) de um ODN. Em seguida, implementa um protocolo PON, como o definido por [ITU-T G.984]; e então adapta PONPDUs para comunicações de uplink na interface de serviço do provedor.

A OLT fornece funções de gerenciamento e manutenção para ODN e ONUs subtendidos.

Um único dispositivo de assinante que termina qualquer um dos terminais distribuídos (folha) de um ODN, implementa um protocolo PON e adapta PON PDUs às interfaces de serviço do assinante. Um ONT é um caso especial de ONU.

Um termo genérico que denota um dispositivo que termina qualquer um dos pontos de extremidade distribuídos (folha) de um ODN, implementa um protocolo PON e adapta o PON PDU.

O alcance físico é definido como a distância física máxima que pode ser alcançada para um determinado sistema de transmissão. Já que 'Physical Reach' é a distância física máxima entre ONU / ONT e OLT. Porém, no GPON, duas opções são definidas para o alcance físico: 10 kms e 20 kms. Supõe-se que 10 km é a distância máxima na qual FP-LD pode ser usado na ONU para altas taxas de bits, como 1,25 Gbit / s ou acima.

Os serviços em FTTH são definidos como um serviço de rede exigido pelas operadoras. O serviço é descrito por um nome que é claramente reconhecido por todos, independentemente de ser um nome de estrutura de quadro ou um nome geral.

O GPON visa velocidades de transmissão maiores ou iguais a 1,2 Gbit / s. Assim, o GPON identifica duas combinações de velocidade de transmissão da seguinte forma -

• 1,2 Gbps para cima, 2,4 Gbps para baixo
• 2,4 Gbps para cima, 2,4 Gbps para baixo

A taxa de bits mais importante é 1,2 Gbps para cima e 2,4 Gbps para baixo, constituindo quase toda a implantação implantada e planejada dos sistemas GPON.

Quanto maior for a taxa de divisão do GPON, mais econômico será do ponto de vista de custo. No entanto, uma razão de divisão maior implica em maior potência óptica e divisão de largura de banda, o que cria a necessidade de um orçamento de potência maior para suportar o alcance físico. Razões de divisão de até 1:64 são realistas para a camada física, dada a tecnologia atual. No entanto, antecipando a evolução contínua dos módulos ópticos, a camada TC deve considerar relações de divisão de até 1: 128.

Benefícios da fibra óptica -

• Distâncias muito longas
• Forte, flexível e confiável
• Permite cabos de pequeno diâmetro e peso leve
• Seguro e protegido
• Imune a interferência eletromagnética (EMI)
• Custo mais baixo

Vários módulos / componentes na tecnologia PON são -

• WDM Coupler
• Divisor 1 × N
• Fibra ótica e cabo
• Connector
• ODF/Cabinet/Subrack

Os módulos / componentes ativos na tecnologia PON são -

In OLT −

• Transmissor de laser (1490 nm) e
• Receptores de laser (1310 nm)

For CATV application −

• Amplificador de laser (1550 nm) e
• EDFA para amplificar o sinal de vídeo

In ONU −

• Energia / bateria para ONU
• Transmissor de laser (1310 nm)
• Receptores de laser (1490 nm)
• Receptores para sinal CATV (1550 nm)

A forma completa do GPON é - Gigabit Passive Optical Network

GPON é um Sistema Ótico para Redes de Acesso, baseado nas especificações ITU-T série G.984. Ele pode fornecer um alcance de 20 km com um orçamento óptico de 28dB usando óptica classe B + com proporção de divisão de 1:32.

Os recursos mais comumente conhecidos do GPON estão listados abaixo.

Downstream transmission −

• 2.4Gbps
• BW para um ONT é suficiente para fornecer vários sinais HDTV
• QOS permite tráfego sensível a atrasos (voz)

Upstream transmission −

• 1 24 Gbps
• BW mínimo pode ser garantido
• Os intervalos de tempo não utilizados podem ser atribuídos a usuários pesados
• QOS permite tráfego sensível a atrasos (voz)

Os padrões GPON baseiam-se nas especificações BPON anteriores. Essas especificações estão todas listadas abaixo -

• G.984.1 - Este documento descreve as características gerais da rede óptica passiva com capacidade para Gigabit.

• G.984.2 - Este documento descreve a especificação da camada dependente da mídia física da rede óptica passiva com capacidade para Gigabit.

• G.984.3 - Este documento descreve a especificação da camada de convergência de transmissão de rede óptica passiva com capacidade de Gigabit.

• G.984.3 - Este documento descreve a especificação da camada de convergência de transmissão de rede óptica passiva com capacidade de Gigabit.

Os sistemas GPON têm essencialmente os mesmos componentes físicos que são configurados da mesma maneira que em outras redes PON. Obviamente, os produtos desenvolvidos para sistemas GPON são projetados especificamente para GPON e não são intercambiáveis ​​com a engrenagem EPON ou BPON.

Os sistemas GPON também possuem muitos dos mesmos recursos básicos de outros sistemas PON. As principais diferenças na arquitetura são GPON na taxa de transferência de dados. Os métodos de encapsulamento Gigabit GPON permitem transportar uma variedade de serviços, incluindo ATM, voz TDM e Ethernet.

Um dos requisitos básicos de um sistema óptico é fornecer componentes com capacidade suficiente para estender o sinal óptico ao intervalo esperado. Existem três categorias ou classes de componentes com base em potência e sensibilidade.

As classes de componentes são -

• Óptica Classe A: 5 a 20dB
• Óptica Classe B: 10 a 25dB
• Óptica Classe C: 15 a 30dB

A forma completa do EPON é - Ethernet Passive Optical Network.

Ethernet Passive Optical Network (EPON) é um PON que encapsula dados com Ethernet e pode oferecer capacidade de 1 Gbps a 10 Gbps. EPON segue a arquitetura original de um PON. Aqui, o DTE se conectava ao tronco da árvore e era denominado Terminal de Linha Ótica (OLT).

Geralmente está localizado no provedor de serviço, e os ramos DTE conectados da árvore são chamados de Optical Network Unit (ONU), localizados nas dependências do assinante. Os sinais da OLT passam por um divisor passivo para atingir a ONU e vice-versa.

Muitos aplicativos PON requerem alta QoS (por exemplo, IPTV).

EPON leaves QoS to higher layers −

• Tags VLAN
• P bits ou DiffServ DSCP

Além disso, há uma diferença crucial entre LLID e Port-ID -

• Sempre há 1 LLID por ONU
• Há 1 porta-ID por porta de entrada - pode haver muitas por ONU
• Isso torna o QoS baseado em porta simples de implementar na camada PON

A tabela a seguir explica a diferença entre GPON e EPON.

Um algoritmo implementado na OLT, usando mensagens Report e Gate para construir um programa de transmissão e passar as ONUs, é conhecido como algoritmo de alocação dinâmica de largura de banda (DBA).

A operação EPON é baseada nos frames Ethernet MAC e EPON (baseados em frames GbE), mas extensões são necessárias -

• PDUs do protocolo de controle do MultiPoint - este é o protocolo de controle que implementa a lógica necessária.

• Emulação ponto a ponto (reconciliação) - faz com que o EPON pareça um link ponto a ponto e os MACs do EPON tenham algumas restrições especiais.

• Em vez de CSMA / CD, eles transmitem quando concedidos.

• O tempo através da pilha MAC deve ser constante (duração de ± 16 bits).

• A hora local precisa deve ser mantida.

Ethernet padrão começa com um preâmbulo 8B essencialmente livre de conteúdo -

• 7B de uns e zeros alternados 10101010
• 1B de SFD 10101011

Para ocultar o novo cabeçalho PON, EPON substitui alguns dos bytes do preâmbulo.

O tráfego do DS é transmitido para todas as ONUs, então a criptografia é essencialmente fácil para um usuário malicioso reprogramar a ONU e capturar os quadros desejados. Tráfego americano não visto por outras ONUs, então a criptografia não é necessária. Não considere os extratores de fibra porque o EPON não fornece nenhum método de criptografia padrão, mas -

• Pode complementar com IPsec ou MACsec.
• Muitos fornecedores adicionaram mecanismos proprietários baseados em AES.

BPON usava um mecanismo chamado churning - Churning era uma solução de hardware de baixo custo (chave 24b) com várias falhas de segurança -

• O motor era linear - ataque simples de texto conhecido
• A chave 24b acabou sendo derivável em 512 tentativas

Portanto, G.983.3 adicionou suporte AES - agora usado no GPON.

XPON é a próxima geração de PON, que pode suportar taxas de dados de até 10G. O XPON pode ser dividido em duas categorias, ou seja, XG-PON1 e XG-PON2. XG-PON1 é compatível com versões anteriores com GPON, enquanto XG-PON2 é um desenvolvimento completamente novo.

A forma completa de WDM-PON é - Wavelength Division Multiplex PON.

No WDM-PON, diferentes comprimentos de onda são necessários para diferentes ONT; cada ONT obtém um comprimento de onda exclusivo e desfruta dos recursos de largura de banda do comprimento de onda. Em outras palavras, o WDM-PON funciona em uma topologia ponto a multiponto (P2MP) lógica.

A forma completa de ODSM-PON é - Espectro Oportunista e PON Dinâmico. No ODSM-PON, a rede permanece inalterada do CO para as instalações do usuário, exceto uma mudança, que é o divisor WDM ativo. Um divisor WDM estará lá entre OLT e ONT, substituindo o divisor passivo. Em ODSM-PON, o downstream adota WDM, significa que os dados para ONT usam diferentes comprimentos de onda para ONT diferente e em upstream e ODSN-PON adota a tecnologia dinâmica TDMA + WDMA.

A tabela a seguir explica os padrões XGPON -

A tabela a seguir descreve a classe de potência óptica do XG-PON.

A tabela a seguir descreve a faixa de atenuação para as classes A, B e C de acordo com a ITU.

A tabela a seguir explica a faixa de transmissão OLT para Classes A, B e C de acordo com a ITU.

A tabela a seguir explica o alcance do receptor ONU para Classes A, B e C de acordo com o ITU.

A tabela a seguir explica a faixa do transmissor ONU para Classes A, B e C de acordo com o ITU.

A tabela a seguir descreve a faixa de receptor OLT para Classe A, B e C de acordo com a ITU.

A fibra única a partir de OLT é dividida por divisores ópticos passivos para atender 64 ONTs nas instalações do cliente. A mesma fibra transporta ambos os fluxos de bits down-stream (OLT para ONT) e upstream (ONT para OLT) viz., 2,488 Mbps / 1490 nm (janela de 1480 - 1500nm) e 1,244 Mbps / 1310 nm (janela de 1260-1360 nm) através de WDM (Wavelength Division Multiplexing) para operação duplex (bidirecional).

A mesma transmissão downstream de fibra única do OLT para os ONTs é transmitida com um ONT aceitando apenas o tráfego endereçado a ele. A transmissão upstream é o Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo (TDMA) com cada ONT transmitindo por vez.

Os sinais de TV (derivados de um Head End de satélite) são opcionalmente transmitidos em um terceiro comprimento de onda ótico de 1550 nm na mesma (ou adicional) fibra introduzida no sistema FTTx através de um subsistema RF Overlay. O sinal CATV pode ser acoplado ao sinal GPON após amplificação por EDFA.

Os sinais RF CATV modulados no comprimento de onda de 1550 nm. Ele é extraído por meio de uma função Demux incorporada ao ONT e roteado para conexão de serviço backplane para o STB / TV.

A atenuação de potência óptica máxima permitida entre a porta óptica OLT e a entrada ONT é de 28 dB utilizando os chamados elementos de rede óptica Classe B. ODN Classes A, B e C são diferenciados principalmente na 'saída de potência do transmissor óptico' e 'sensibilidade do receptor óptico de taxa de bits. A Classe A oferece o menor orçamento óptico e a Classe C oferece o maior, enquanto os custos estão na mesma ordem. Para uma taxa de divisão máxima de 1:64, as ópticas Classe B são comumente implantadas em bases comerciais.

Os pontos a seguir explicam NGPON1 -

• O padrão G.987 / G.988 XGPON foi lançado em 2011.
• Ele padronizou o XGPON com 2,5 Gbps upstream / 10 Gbps downstream.
• GPON e XGPON usam comprimentos de onda diferentes para coexistir em uma rede.

Os pontos a seguir explicam NGPON2 -

• Não considera ser compatível com a rede ODN existente, um padrão mais aberto de tecnologia PON.

• Foca em WDM PON e 40G PON.