FTTH - explicação
O que é FTTH?
A fibra para casa (FTTH) é a solução definitiva de acesso à fibra, na qual cada assinante está conectado a uma fibra óptica. As opções de implementação discutidas neste tutorial são baseadas em um caminho completo de fibra óptica da OLT até as instalações do assinante. Essa opção permite o fornecimento de serviços e conteúdo de alta largura de banda para cada cliente e garante a largura de banda máxima para as demandas futuras dos novos serviços. Portanto, as opções híbridas que envolvem redes de infraestrutura de fibra 'parte' e 'parte' não estão incluídas.
A distância diferencial da fibra é a diferença na distância entre a ONU / ONT mais próxima e mais distante da OLT. No GPON, a distância máxima diferencial 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 sistema de transmissão específico, independentemente do orçamento óptico. O alcance lógico é a distância máxima entre ONU / ONT e OLT, exceto a limitação da camada física. No GPON, o alcance lógico máximo é definido como 60 kms. O atraso médio de transferência de sinal é a média dos valores de atraso a montante e a jusante 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 requerem um atraso médio máximo de transferência de sinal de 1,5 ms. Um sistema GPON deve ter um tempo médio máximo de atraso na transferência de sinal inferior a 1,5 ms entre os pontos de referência da 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 à mesma 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 terminal comum (raiz) de um ODN. Em seguida, implementa um protocolo PON, como o definido por [ITU-T G.984]; e depois adapta os PONPDUs para comunicações de ligação ascendente pela interface de serviço do provedor. A OLT fornece funções de gerenciamento e manutenção para ODN e ONUs subtendidas. Um único dispositivo de assinante que termina qualquer um dos pontos de extremidade distribuídos (em folha) de um ODN, implementa um protocolo PON e adapta as PDUs de PON às interfaces de serviço do assinante. Um ONT é um caso especial de uma ONU. Um termo genérico que denota um dispositivo que termina qualquer um dos pontos de extremidade (folha) distribuídos de um ODN, implementa um protocolo PON e adapta a PDU do PON. O alcance físico é definido como a distância física máxima que pode ser alcançada para um sistema de transmissão específico. Desde, 'alcance físico' é a distância física máxima entre a ONU / ONT e a OLT. No entanto, no GPON, duas opções são definidas para o alcance físico: 10 km e 20 km. Supõe-se que 10 km é a distância máxima sobre a qual o FP-LD pode ser usado na ONU para altas taxas de bits, como 1,25 Gbit / s ou mais. Os serviços no 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 iguais ou superiores a 1,2 Gbit / s. Consequentemente, o GPON identifica duas combinações de velocidade de transmissão da seguinte maneira: 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 de 1,2 Gbps para cima e 2,4 Gbps para baixo, constituindo quase toda a implantação implantada e planejada dos sistemas GPON. Quanto maior a taxa de divisão para GPON, mais econômica é da perspectiva de custo. No entanto, uma taxa de divisão maior implica maior potência óptica e divisão de largura de banda, o que cria a necessidade de um orçamento de energia aumentado 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 taxas 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 - Acoplador WDM 1 × N Splitter Cabo e fibra óptica Conector ODF / Gabinete / Subrack Os módulos / componentes ativos na tecnologia PON são - No OLT - Transmissor a laser (1490 nm) e Receptores a laser (1310 nm) Para aplicação CATV - Amplificador a laser (1550 nm) e EDFA para amplificação do sinal de vídeo Na ONU - Alimentação / Bateria para ONU Transmissor a laser (1310 nm) Receptores a laser (1490 nm) Receptores para sinal CATV (1550 nm) A forma completa do GPON é - Rede Óptica Passiva Gigabit O GPON é um sistema óptico para redes de acesso, baseado nas especificações ITU-T da série G.984. Ele pode fornecer um alcance de 20 km com um orçamento óptico de 28dB usando a óptica classe B + com proporção de 1:32. Os recursos mais conhecidos do GPON são os listados abaixo. Transmissão a jusante - 2.4Gbps O BW para um ONT é suficiente para fornecer vários sinais HDTV O QOS permite tráfego sensível ao atraso (voz) Transmissão a montante - 1 24Gbps BW mínimo pode ser garantido Os intervalos de tempo não utilizados podem ser atribuídos a usuários pesados O QOS permite tráfego sensível ao atraso (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 de gigabit. G.984.2 - Este documento descreve a especificação de camada física dependente de mídia física 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. 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 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 os equipamentos EPON ou BPON. Os sistemas GPON também têm muitos dos mesmos recursos básicos que 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 para a faixa esperada. Existem três categorias ou classes de componentes baseadas em potência e sensibilidade. As classes de componentes são - Classe A óptica: 5 a 20dB Classe óptica B: 10 a 25dB Classe C óptica: 15 a 30dB A forma completa do EPON é - Rede Óptica Passiva Ethernet. A rede óptica passiva Ethernet (EPON) é um PON que encapsula dados com a Ethernet e pode oferecer capacidade de 1 Gbps a 10 Gbps. O EPON segue a arquitetura original de um PON. Aqui, o DTE se conectava ao tronco da árvore e denominado Terminal de Linha Óptica (OLT). Geralmente, ele está localizado no provedor de serviços, e os ramos DTE conectados da árvore são chamados de Unidade de Rede Óptica (ONU), localizados nas instalações do assinante. Os sinais da OLT passam por um divisor passivo para alcançar a ONU e vice-versa. Muitas aplicações PON exigem alta QoS (por exemplo, IPTV). O EPON deixa a QoS em camadas mais altas - Tags VLAN P bits ou DiffServ DSCP Além disso, há uma diferença crucial entre o LLID e o Port-ID - Sempre há 1 LLID por ONU Há 1 ID de porta por porta de entrada - pode haver muitos por ONU Isso simplifica a implementação de QoS baseada em porta 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 criar um programa de transmissão e transmitir as ONUs, é conhecido como algoritmo de alocação dinâmica de largura de banda (DBA). A operação EPON é baseada nos quadros Ethernet MAC e EPON (baseados nos quadros GbE), mas são necessárias extensões - PDUs do protocolo de controle MultiPoint - este é o protocolo de controle que implementa a lógica necessária. Emulação ponto a ponto (reconciliação) - Isso 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 na pilha MAC deve ser constante (durações de ± 16 bits). A hora local precisa deve ser mantida. A Ethernet padrão começa com um preâmbulo 8B essencialmente sem conteúdo - 7B de zeros e alternados 10101010 1B de SFD 10101011 Para ocultar o novo cabeçalho PON, o EPON sobrescreve alguns bytes de preâmbulo. O tráfego do DS é transmitido para todas as ONUs; portanto, a criptografia é essencialmente fácil para um usuário mal-intencionado reprogramar a ONU e capturar os quadros desejados. Tráfego dos EUA não visto por outras ONUs, portanto, 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. O BPON usou um mecanismo chamado churning - Churning era uma solução de hardware de baixo custo (chave 24b) com várias falhas de segurança - O mecanismo era linear - ataque simples de texto conhecido A tecla 24b acabou por ser derivada em 512 tentativas Portanto, o G.983.3 adicionou suporte ao AES - agora usado no GPON. XPON é a próxima geração de PON, que pode suportar taxa de dados de até 10G. XPON pode ser dividido em duas categorias, ou seja, XG-PON1 e XG-PON2. O XG-PON1 é compatível com o GPON, enquanto o XG-PON2 é um desenvolvimento completamente novo. A forma completa do 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 lógica ponto a multiponto (P2MP). A forma completa do ODSM-PON é - Espectro Oportunista e PON Dinâmico. No ODSM-PON, a rede permanece inalterada do CO para as instalações do usuário, exceto uma alteração, que é o divisor WDM ativo. Um divisor WDM estará lá entre OLT e ONT, substituindo o divisor passivo. No ODSM-PON, o downstream adota o WDM, os dados para ONT usam diferentes comprimentos de onda para diferentes ONT e no upstream e o 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 XG-PON. A tabela a seguir descreve o intervalo de atenuação para as classes A, B e C conforme a ITU. A tabela a seguir explica o alcance da transmissão OLT para as classes A, B e C de acordo com a ITU. A tabela a seguir explica a faixa de receptores ONU para as classes A, B e C de acordo com a ITU. A tabela a seguir explica a faixa do transmissor ONU para as classes A, B e C conforme a ITU. A tabela a seguir descreve a faixa do receptor OLT para as classes A, B e C, conforme a ITU. A fibra única a partir da OLT é dividida em divisores ópticos passivos para atender 64 ONTs nas instalações do cliente. A mesma fibra transporta os fluxos de bits downstream (OLT para ONT) e upstream (ONT para OLT), 2,48 Mbps / 1490 nm (janela 1480 - 1500nm) e 1,244 Mbps / 1310 nm (janela 1260-1360nm) através de WDM (Wavelength Division Multiplexing) para operação em frente e verso (bidirecional). A mesma transmissão a jusante de fibra única da OLT para as ONTs é transmitida com uma ONT aceitando apenas o tráfego endereçado a ela. A transmissão a montante é o Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo (TDMA), com cada ONT transmitindo por vez. Os sinais de TV (derivados de um satélite Head End) são opcionalmente transmitidos em um terceiro comprimento de onda óptico de 1550 nm na mesma fibra (ou adicional) 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 de RF CATV modulados no comprimento de onda de 1550 nm. É extraído através de uma função Demux, construída dentro do ONT, e roteada para a conexão de serviço do plano traseiro do STB / TV. A atenuação máxima de potência óptica permitida entre a porta óptica OLT e a entrada ONT é de 28 dB utilizando os chamados elementos de rede óptica de Classe B. As classes A, B e C do ODN são diferenciadas principalmente na 'saída de potência do transmissor óptico' e na 'sensibilidade do receptor óptico de taxa de bits. A classe A fornece o orçamento menos óptico e a classe C fornece o mais alto, enquanto os custos estão na mesma ordem. Para uma proporção de divisão máxima de 1:64, as ópticas de Classe B são geralmente implantadas em bases comerciais. Os pontos a seguir explicam o NGPON1 - O padrão G.987 / G.988 XGPON foi lançado em 2011. Padronizou o XGPON com 2,5 Gbps a montante / 10 Gbps a jusante. GPON e XGPON usam comprimentos de onda diferentes para coexistir em uma rede. Os pontos a seguir explicam o NGPON2 - Não considera ser compatível com a rede ODN existente, um padrão mais aberto da tecnologia PON. Concentra-se em WDM PON e 40G PON. GPON (ITU-T G.984) EPON (IEEE 802.3ah) Downlink / Uplink 2.5G / 1.25G 1.25G / 1.25G Orçamento de link óptico Classe B +: 28dB; Classe C: 30dB PX20: 24dB Relação de divisão 1:64 -> 1: 128 1:32 Largura de banda real do downlink 2200 ~ 2300Mbps 92% 980Mbps 72% Largura de banda real do uplink 1110Mbps 950Mbps OAM Função OMCI completa + PLOAM + incorporar OAM Função OAM flexível e simples Serviço TDM e função de relógio sincronizado TDM nativo, CESoP CESoP Capacidade de atualização 10G 2.5G / 10G QoS A programação do DBA contém TCONT, PORT-ID; corrigir largura de banda / largura de banda garantida / não largura de banda garantida / largura de banda de melhor esforço Suporte DBA, QoS é suportado por LLID e VLAN Custo Custo 10% ~ 20% maior que o EPON atualmente e quase o mesmo preço em grande volume - Tempo de Liberação Versão G.987 2010.01 1.0 2010.10 2.0 2012.06 3.0 G.987.1 2010.01 1.0 G.987.1Amd1 2012.04 1.0amd1 G.987.2 2010.01 1.0 2010.10 2.0 G.987.2Amd1 2012.02 2.0amd1 G.987.3 2010.10 1.0 G.987.3Amd1 2012.06 1.0amd1 G.988 2010.10 1.0 G.988Amd1 2011.04 1.0amd1 G.988Amd2 2012.04 1.0amd2 Item Requerimento Observação Velocidade a jusante (DS) Nominal 10 Gbps Velocidade a montante (EUA) Nominal 2,5 Gbps XG-PON com velocidade de 10 Gbps nos EUA é indicado como XG-PON2. É para estudo futuro Método de Multiplexação TDM (DS) / TDMA (EUA) Orçamento de perda 29 dB e 31 dB (classes nominais) Classe estendida é para estudos futuros Relação de divisão Pelo menos 1:64 (1: 256 ou mais na camada lógica) Distância da fibra 20 km (60 km ou mais de distância lógica) Coexistência Com GPON (1310/1490 nm)
Com vídeo RF (1550 nm) Classe 'Nominal1' (classe N1) Classe 'Nominal2' (classe N2) Classe 'Extended1' (classe E1) Classe 'Extended2' (classe E2) Perda mínima 14 dB 16 dB 18 dB 20 dB Perda máxima 29 dB 31dB 33 dB 35 dB Parâmetro Unidade Classe A Classe B Classe C Faixa de atenuação (ITU-T Rec. G.982) dB 5 - 20 10 - 25 15 - 30 Transmissor OLT Unidade Classe A Classe B Classe C Potência lançada média MIN dBm 0 0 +5 +3 Potência lançada média MAX dBm +4 +9 +7 Receptor ONU Unidade Classe A Classe B Classe C Sensibilidade mínima dBm -21 -21 -28 Sobrecarga mínima dBm -1 -1 -8 Transmissor ONU Unidade Classe A Classe B Classe C Potência lançada média MIN dBm -3 -2 +2 Potência lançada média MAX dBm +2 +3 +7 Receptor OLT Unidade Classe A Classe B Classe C Sensibilidade mínima dBm -24 -28 -29 Sobrecarga mínima dBm -3 -7 -8