Soluções de Atendimento em Fibra Óptica II
Esta série de tutoriais apresenta o estudo para implantação da tecnologia GPON aplicada à solução FTTH
em um condomínio de alto padrão fornecendo serviços como voz, dados e imagem, com taxa de
downstream de até 2,5 Gbit/s. Na Rede Óptica Passiva não há equipamentos ativos no meio do enlace
entre cliente e prestador de serviço, permitindo que o prestador possua uma rede de acesso de baixo custo
de implantação e manutenção quando comparada à rede metálica e o número de acessos que a mesma
oferece. As novas redes ópticas passivas ampliam a largura de banda disponível para o atendimento e,
além disso, permite o aproveitamento das estruturas de redes já existentes e, no futuro disponibilizarem
altas taxas de velocidade compatíveis para o atendimento aos serviços da Futura Geração de Banda
Larga. Contempla também o histórico de surgimento da Fibra Óptica e Redes Passivas, bem como seu
princípio de funcionamento, multiplexação do sinal óptico, equipamentos e maneiras de entrega do sinal
através das soluções FTTx.
Os tutoriais foram preparados a partir do trabalho de conclusão de curso “Soluções de atendimento em
Fibra Óptica”, elaborado pela autora, e apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica, da Faculdade
Pitágoras, como requisito parcial para a obtenção do título de Graduado em Engenharia Elétrica. Foi
orientador o Prof. Marcelo dos Santos Menegazzo.
Este tutorial parte II descreverá a operação da Rede PON, as diferentes formas de atendimento do usuário
através da rede óptica passiva e suas características e aplicações, e apresentará o projeto e o
dimensionamento das redes passivas aplicadas em um condomínio de alto padrão, na visão do prestador
de serviços e as ofertas de dados, voz e imagem por um único cabo de fibra óptica, comparando os custos
do enlace em fibra óptica e par metálico. Apresentará também uma breve conclusão da análise ao projeto
exposto e as conclusões finais e recomendações para a futura implantação de uma rede PON.
Patrícia Beneti de Oliveira
Engenheira Eletricista com Habilitação em Telecomunicações pela Faculdade Pitágoras (Julho de 2010).
Atuou como Monitora de Informática na CDM Informática, ministrando aulas de informática básica
(Windows, Word, Excel, Power Point) e avançada (Corel Draw, Photoshop, Access), como Analista de
Suporte na Rodosis Rastreamento de Veículos, provendo suporte por telefone para os sistemas da
empresa, como Instrutora de Informática na Methodos Informática Ltda, planejando, preparando e
ministrando cursos de de informática básica (Pacote Office, Windows e Internet) e informática avançada
(Corel Draw, Photoshop, Flash e Dreamweaver).
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Atuou também como Analista de Suporte Técnico na Altatech Soluções em Tecnologia / Sandoz Indústria
Farmacêutica Ltda, provendo suporte, formatação e configuração de Workstation e Laptops em rede,
suporte remoto, conexão e configuração de Internet Wireless / a cabo via VPN e instalação e
configuração de sistema e acesso da ferramenta SAP. Atuou ainda como Estagiária na Sercomtel S.A –
Telecomunicações, executando atividades de planejamento de dados e transmissão para as redes
existente, configuração de equipamentos e planejamento e execução de projetos de atendimento de
clientes das redes de transmissão e de dados.
Email: [email protected]
Categoria: Redes Ópticas
Nível: Introdutório
Enfoque: Negócios
Duração: 15 minutos
Publicado em: 29/11/2010
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Fibra Óptica II: Introdução
Histórico
Desde o início dos tempos o homem já utiliza a luz como meio de comunicação. Sinais de fogo no alto de
colinas com o objetivo de transmitir a informação de que um exército se aproximava também com o
advento das lâmpadas a utilização de reflexão de luz por faróis costeiros, com o objetivo de orientação
para navios. Estes primeiros sistemas de comunicação tinham entre si duas dificuldades: a capacidade de
informação transmitida e a distância que essas informações alcançam.
Mas já no principio pode-se identificar a utilização de três elementos básicos de um sistema de
comunicação: transmissor (farol e seu espelho refletor da luz), meio de transmissão (ar) e o olho humano
como receptor (necessário entender a codificação usada).
O desenvolvimento da comunicação por fibras ópticas data do século XIX. Uma das importantes
descobertas para o inicio de transmissão a longas distancias foi realizado pelo matemático Willebrord
Snell, em 1621, onde o mesmo descobriu que quando a luz atravessa dois meios sua direção muda,
descrevendo assim o princípio de refração da luz, fenômeno que foi demonstrado pelo mesmo através de
uma vara em um copo de água.
Já em 1840, os cientistas e físicos suecos Daniel Colladon e o francês Jacques Babinet, demonstraram que
a luz pode ser guiada através de um jato de água curvo confirmando o Principio de Reflexão Interna Total
(TIR), onde os créditos deste fenômeno foram atribuídos a John Tydall em 1870, quando o mesmo
demonstrou a Sociedade Real Britânica este princípio (WOODWARD, 2005).
Em 1880, Alexandre Graham Bell, inventou o fotofone, um sistema de comunicação por luz. O
equipamento refletia a luz do sol por um espelho fino modulado pela voz, a luz modulada incidia sobre a
célula de selênio que convertia a mensagem em corrente elétrica e enviava aos fones onde a mesma era
reproduzida (WOODWARD, 2005; JESZENSKY, 2004).
Após quase 100 anos da descoberta de John Tydall, em 1960 com a invenção do laser, a capacidade de
banda para comunicação aumentou exponencialmente, e o pensamento antes futurista de redes de
comunicações ópticas começava a se concretizar.
As primeiras fibras possuíam 1000 dB (decibéis) de atenuação por quilometro. Segundo estudos realizados
pelo Dr. Charles K. Kao, o primeiro a demonstrar a baixa perda de potencial em fibras de sílica para
longas distâncias em 1966, com perdas na fibra a 20 dB/km, o problema de perdas não é causado por
deficiências inerentes do material, mas por falhas no seu processo de fabricação.
Assim em 1970, a primeira fibra realmente com baixas perdas foi desenvolvida e nos sistemas de
comunicação torna-se prático com uma atenuação por quilometro, já em 1979 de 0,2 decibéis por
quilometro (WOODWARD, 2005).
O custo de se instalar a fibra para atendimento ainda era inviável, mas a forma de se entregar banda larga
(principalmente vídeo) estava mudando. Investimentos para se atender ponto-a-ponto já eram viáveis no
final dos anos 70 em fibra multímodo.
A primeira aplicação comercial da fibra em sistemas de comunicação ópticos ocorreu em 1977 pela a
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AT&T e GTE, usando fibras ópticas de índice gradual e operando a 45 Mbit/s, para o atendimento dos
sistemas telefônicos de seus clientes comerciais (WOODWARD, 2005; AGRAWAL, 2002).
O aprimoramento da fibra ao longo dos anos levou ao aumento considerado da banda de transmissão,
assim em 1986, no laboratório da Bristish Telecom (BT) na Inglaterra, com o trabalho pioneiro de Keith
Oakley e Chris Todd iniciou-se o desenvolvimento do conceito PON (Passive Optical Network).
Até então as redes trabalhavam com bandas estreitas a Telefonia sobre PON (TPON). Utilizando
modulação TDM, o TPON era limitado a 2 Mbit/s, sendo essa capacidade utilizada para telefonia e ISDN,
mas não para transmissão de dados. O TPON não teve sucesso na área comercial, sua evolução no
atendimento em banda larga para empresas idealizou-se através da Broadband PON (BPON)
(WOODWARD, 2005; AGRAWAL, 2002).
Na década de 1990, a BT continuou o desenvolvimento de suas redes PON e conceituou a utilização de
amplificadores ópticos nas arquiteturas de rede pelo SuperPON, tendo como enfoque maximizar o
compartilhamento das redes PON em um enlace de longo alcance - 3000 usuários a uma distância de 100
km. A fundação européia Advanced Communication Technologies and Services (ACTS) continuou o
SuperPON até 1999 com o projeto AC050 PLANET, onde a sigla PLANET significa Photonic Local
Access Network.
Com o passar dos anos a Nippon Telegraph and Telephony (NTT) continuou os seus estudos sobre a fibra,
já que em 1978 foi a primeira a fabricar fibras ópticas monomodo, em 1996 ofereceu TV a cabo (CATV),
VoD e serviços de Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI) para usuários residenciais e caminhos
virtuais para usuários corporativos e do tipo Small Office/Home Office (SOHO), através de um sistema
proprietário. A partir de 1997, a NTT desenvolveu uma sucessão de sistemas BPON combinadas com o
protocolo ATM, e até o ano 2000 o ATM-PON estava em quase todo o Japão, usando recomendação da
G.983 da International Telecommunication Union (ITU): inicialmente obtinha 155 Mbit/s simétricos,
suportando ATM em 155,52 Mbit/s monomodo e multímodo óptico, taxa que após foi aumentada para 622
Mbit/s (WOODWARD, 2005).
Gradativamente, a fibra óptica, é utilizada nos novos enlaces de comunicação das operadoras substituindo
as redes de pares metálicos (cabos de cobre). Tem-se como destaque o lançamento, em dezembro de
1988, do TAT-8, primeiro cabo óptico transatlântico que entra em operação.
Uma nova tecnologia de multiplexação aumentou ainda mais a taxa de transferência de bits pela fibra, o
WDM (Wavelength Division Multiplexing) Multiplexação por comprimento de onda. Esta multiplexação
aumentou a capacidade de transmissão da fibra já implantada, além de tornar possível uma interação entre
a atual e a próxima geração de tecnologias.
Entre 1993 e 2004, as comunicações ópticas se desenvolveram intensamente, e a fibra que já é utilizada
nas Redes Core (enlaces nacionais, continentais e mundiais), passaram a ser aplicada em enlaces de Redes
Metropolitanas (entre cidades) e em Redes de Acesso (enlace local na cidade).
A primeira rede óptica instalada na América Latina opera desde 1992. A rede da RNP (Rede Nacional de
Ensino e Pesquisa), conhecida por rede Ipê, possui 27 pontos de presença (PoPs) e interliga
principalmente universidades federais e centros de pesquisa.
Soluções FTTx para distribuição do acesso na última milha também já são aplicadas nos grandes centros,
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segundo publicação na Revista Teletime, de março de 2009:
“A própria Oi já testa desde meados de 2007 um serviço de VOD, dados e voz na Barra da Tijuca,
Zona Sul do Rio de Janeiro, em um projeto de fiber-to-the-home (FTTH)”.
Também a empresa Telefônica possui uma rede FTTH nas cidades de Sorocaba, Santos, Campinas e região
metropolitana de São Paulo, mas esta rede trafega apenas dados e voz, pois a operadora não dispõe de
licença para transmissão de TV. A operadora GVT adentra com solução FTTN (Fibra até o nó) e Ricardo
Sanfelice, diretor de marketing e produtos da empresa, explica que os armários estão espalhados num raio
de 800 metros a no máximo um quilômetro de distancia dos usuários, podendo-se realizar o atendimento
final em altas taxas com tecnologia ADSL implantada (Teletime, Março 2009).
Dentre as especificações e exigências, as recomendações PON baseadas em tecnologia ATM são
desenvolvidas pelo comitê Full Service Access Network (FSAN) e aprovadas pela ITU. Entre os países
mais recentes que estão implantando tecnologia PON se enquadram Japão, Coréia e EUA (LIN, 2006).
Motivação e objetivos
O mercado atual de telecomunicações teve nos últimos anos um aumento exponencial da taxa de banda
de transmissão e recepção de dados. Segundo dados do último estudo de banda larga realizado pelo IDC
(Internacional Data Group) em parceria com a Cisco, estima-se que existam mais de 26,8 milhões de
conexões de Banda Larga na América Latina – informação prevista para dezembro de 2008 – e que para
o ano de 2010, o Brasil atinja a meta de 15 milhões de conexões, sendo que a faixa de velocidade de
transmissão de banda larga que apresentou maior crescimento no primeiro semestre de 2009 foram às
solicitações de 2 Mbit/s, que representam 16% das conexões no Brasil (Cisco, 2009).
Desde outubro de 2008, o KDDI, segundo maior operador fixo no Japão, disponibiliza conexões
residenciais de 1 Gbit/s, utilizando fibra óptica até a residência (FTTH), na região de Tóquio e em
Hokkaido, na época o serviço custava R$ 95,00 (ou 5560 ienes, moeda local). Nesta mesma rede, outra
operadora – HIKARI-one, oferece serviço de 100 Mbit/s.
Diversas formas de regulamentação da banda larga foram implantadas em países como Japão, Coréia do
Sul, União Européia, Finlândia, França, Reino Unido, Estados Unidos, Canadá, México, Chile e Austrália.
Esta última em abril de 2009 anunciou um projeto de banda larga FTTH. Apresentam-se na figura 1 os
poucos países tem redes abrangentes de fibra para domicílios e empresas.
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Figura 1: Principais países em penetração por domicílios da configuração FTTH/B até o 4º
trimestre de 2008
(Fonte: FRIEDRICH et al, 2009)
Mediante análise de Mobilidade, Velocidade de Conexão e custo efetivo medido em bits por unidade
monetária, mostrados na figura 2, realizamos uma rápida análise da expansão de acesso. Observa-se que
no quesito velocidade, o desempenho da fibra óptica é maior no mercado de tecnologias hoje oferecidas
para tráfego IP, o que aprova o seu custo efetivo. A sua superioridade mostra o futuro de redes cabeadas é
a utilização de fibra óptica funcionando como um indutor de maior eficiência não só em
telecomunicações, mas também na economia.
Figura 2: Performance das Tecnologias aplicadas em Banda Larga
(Fonte: OECD, 2006)
Atualmente as operadoras entregam aos usuários domiciliares taxas de ordem de Megabits através de
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cabo metálico par trançado, mas para este tipo de tecnologia tem-se a limitação no atendimento pela
distância do usuário ao ponto de presença mais próximo. Cada vez mais consumidores buscam por
maiores velocidades de banda e a preços acessíveis e, as prestadoras de serviços vêem neste mercado
consumidor, um potencial de crescimento e substituição de suas redes metálicas por redes ópticas.
As redes ópticas passivas adentram com tecnologia que permite sistemas com baixo custo e elevada
largura de banda, além de proporcionar distancias maiores para o atendimento e evitar as complexidades
de se manter equipamentos durante o enlace, visto que não há equipamentos eletrônicos somente
passivos. Este trabalho dispõe de um estudo sobre a rede óptica passiva, e os diferentes tipos PON, bem
como seu funcionamento, equipamentos e protocolos de comunicação utilizados. E realizar o
dimensionamento de uma PON utilizando a solução FTTH.
Tutoriais
O tutorial parte I apresentou um breve histórico do surgimento da fibra óptica e das redes que a utilizam,
descreveu as Redes Ópticas Passivas, os equipamentos básicos de uma rede PON, seu Protocolo de
transporte e os diversos tipos de multiplexação em comprimento de onda, e as topologias possíveis para
uma Rede Passiva.
Este tutorial parte II descreve a operação da Rede PON, as diferentes formas de atendimento do usuário
através da rede óptica passiva e suas características e aplicações, e apresenta o projeto e o
dimensionamento das redes passivas aplicadas em um condomínio de alto padrão, na visão do prestador
de serviços e as ofertas de dados, voz e imagem por um único cabo de fibra óptica, comparando os custos
do enlace em fibra óptica e par metálico. Apresenta também uma breve conclusão da análise ao projeto
exposto e as conclusões finais e recomendações para a futura implantação de uma rede PON.
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Fibra Óptica II: Operação
Controle de tráfego
As Redes PON são tipicamente ponto-multiponto, redes de alta capacidade baseada numa Topologia
Árvore da OLT para ONTs/ONUs. A tecnologia de acesso por uma rede PON possui baixo custo e podem
convergir serviços de dados, vídeo e voz em uma única fibra óptica através de um tráfego bidirecional
com a multiplexação do comprimento de onda. Na figura 3 vê-se a abrangência no espectro de freqüência
dos comprimentos de onda que são utilizados.
Figura 3: Larguras de Banda em comprimento de onda
(Fonte: Furukawa)
Uma OLT tem duas funções principais: controlar o tráfego e nomear a alocação de banda dinâmica para as
ONTs/ONUs. No sentido downstream da OLT não tem nenhuma dificuldade em controlar o tráfego que
chega de fora da rede e transmitir as informações para as diversas ONT/ONUs, assim todas as ONT/ONUs
recebem o mesmo tráfego. A ONU/ONT possui a funcionalidade de diferenciar os pacotes que pertencem
à mesma e descartar os que não são. O principal problema em uma rede PON é o trafego upstream da
ONU para a OLT, pois todos os usuários compartilham o mesmo comprimento de onda e um MAC (Media
Access Control) é necessário para se evitar a colisão de pacotes das diferentes ONUs. Existem alguns
protocolos de Acesso que podem ser aplicados as Redes PON como: WDMA (Wavelength Division
Multiple Access), O-CDMA (Code Division Optical Division Multiple Access) e TDMA (Time Divison
Multiplexing Access).
A tecnologia WDMA é uma alternativa muito cara de ser implementada hoje, pois exige vários
comprimentos de onda que operam em upstream, mas é uma alternativa promissora para as Redes PON.
Por isso o TDMA é o regime de controle mais difundido nestas redes por ser mais simples a sua
implementação e a utilização no caso do GPON de apenas três comprimentos de onda, sendo apenas um
designado para upstream.
Upstream e Downstream
O tipo de sinalização utilizada para que não haja colisões entre o tráfego das diferentes ONTs, é o TDMA
(Time Divison Multiplexing Access – Multiplexação de Acesso por divisão de Tempo), onde cada usuário
transmite sua informação dentro de um tempo especifico nomeado para o mesmo, como se observa na
figura 4. Mas nesta divisão de banda para um determinado usuário, pode-se ocorrer que não haja
informação a ser transmitida em espaços de tempo, demonstrado na figura 5.
Para não ocorrer ociosidade na banda, aplica-se um processo mais eficiente a distribuição dinâmica de
banda, quando a janela de transmissão de um usuário estiver inativa é nomeado um usuário que esteja
com um maior fluxo de informações para ocupar aquela janela. Para implementação de uma distribuição
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dinâmica de banda é preciso atender alguns fatores como: prioridades de usuários, qualidade de serviço, o
tempo de resposta para distribuição da banda e a necessidade de banda do usuário.
Figura 4: Multiplexação dos comprimentos de onda em TDMA
(Fonte: KEISER, 2006)
Figura 5: Alocação dos espaços de tempo no tráfego ONT para OLT
(Fonte: KEISER, 2006)
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Fibra Óptica II: Soluções FTTx
A aplicação de tecnologia PON nas redes de acesso a residências e empresas é denominada FTTx (onde o
x pode ser (B) = Prédio (Building), (C) Armário (Cabinet), (N) Nó (Node), (H) Casa (Home). As soluções
estão mudando constantemente e cada vez mais exclusivas para atendimento a empresas. Ou seja, uma
empresa contrata uma solução GPON para lhe atender da melhor forma possível.
Solução FTTB – Fibra até o Prédio
Esta solução permite a implantação de uma fibra óptica ponto-a-ponto e ponto-multiponto. Na sala
apropriada do estabelecimento a ser atendido por FTTB é instalada uma ONT que é conectada a um
switch para a distribuição dos serviços aos diversos andares de forma que as conexões entre o switch e
equipamento do cliente podem ter terminações óptico – óptico ou óptico – elétrico. Normalmente o
atendimento interno a partir do switch é através de uma rede metálica de cabeamento estruturado, onde se
tem a aplicação mais comum de tecnologias ADSL2+, VDSL2, 10/100Base-T.
Figura 6: Solução FTTB em conexão P2P e P2MP
Solução FTTC – Fibra até o Armário
É realizado o atendimento até um distribuidor intermediário (exemplo: uma caixa outdoor instalada no
auto de um poste de energia na rua) e a partir do mesmo é realizado o atendimento a um edifício ou
residência se utilizando de cabos coaxiais, cabos metálicos, fibra óptica ou algum outro meio para a
transmissão das informações. Muito similar ao FTTN, mas à distância da ONU ao usuário final não deve
ultrapassar 300 metros de distância. Este equipamento deve possuir elementos robustos que suportem
grandes variações de temperatura e demais intempéries climáticas no meio em que for instalado, visto que
pode haver uma dificuldade com a refrigeração do mesmo, devido as suas instalações.
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Figura 7: Solução FTTC
Solução FTTN – Fibra até o Nó
Refere-se a uma arquitetura de atendimento PON em que as ONTs se distanciam a aproximadamente 1
km (quilometro) do usuário final. Normalmente instaladas em um distribuidor intermediário (Armário)
disponibilizam o serviço ao usuário por meio de cabos coaxiais, cabos metálicos, fibra óptica ou algum
outro meio para a transmissão das informações.
Figura 8: Solução FTTN
Solução FTTH – Fibra até a Casa
Uma fibra óptica é instalada diretamente da Central (OLT) até a Residência do Cliente (ONU). Este
atendimento é o que gera maior custo para os prestadores de serviços, pois um novo cabeamento é
realizado por ser atendimento óptico e não elétrico - nenhuma estrutura da rede metálica existente é
utilizada.
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Figura 9: Solução FTTH
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Fibra Óptica II: Projeto
O projeto visa o atendimento em voz, dados e imagem a um condomínio de alto padrão com tecnologia
GPON, aplicando a configuração FTTH. O dimensionamento da rede visa atender a área de abrangência
de um condomínio predial com prédios de 20 andares e 4 apartamentos por andar, considerando duas
torres, totalizando 160 atendimentos com crescimento previsto nas proximidades de mais 3 prédios de
mesmo padrão. Assim, para este projeto será utilizado um cabo de fibra óptica que sai da OLT (na central
da operadora) até as dependências de cada prédio. Como consideração de estudo neste projeto, o
comprimento do cabo de fibra óptica monomodo utilizado foi de 2.000 metros, assim como o
comprimento do cabo metálico.
Lembrando que neste enlace o comprimento da fibra utilizada pode manter-se entre 10 a 20 km entre OLT
e ONT ou ONU, utilizando elementos passivos no decorrer do enlace, se a rede comportar elementos
ativos essa distância pode chegar a 60 km.
Cada prédio deve possuir uma estrutura que comporte a instalação da ONT, incluindo fornecimento de
energia para o equipamento, caixas de passagem e tubulações adequadas nos padrões aconselhados pela
NBR 14565 para a distribuição de acesso aos vários apartamentos com aproveitamento eficiente de
material e mão de obra empregada. No percurso do enlace, serão utilizados ainda outros elementos como:
fibra óptica, conectores, divisores ópticos, caixas de emendas que devem ser dimensionadas no projeto.
Atendimento e Serviços em Banda Larga
Não são todas as pessoas que possuem acesso a Internet hoje no Brasil, mas sim uma pequena parcela da
população. Diversos fatores influenciam na abrangência deste acesso, sendo: renda, faixa etária, grau de
instrução, renda familiar e classe social, fatores esses levantados pela CGI BR. De acordo com o Setor
Sócio-Econômico levantado pelo ICT em parceria com o CGI, apresentados na figura 10 têm uma visão
da situação de acesso a Internet e utilização do serviço de Banda Larga por domicílios brasileiros.
Observamos que nas classes mais abastadas (C, D e E) a utilização e a compra de Banda Larga são
minimizadas perto das classes A e B.
Figura 10: Penetração de Internet e Banda Larga por SSE
(Fonte: Booz&Company)
A busca por altas bandas de atendimento e qualidade nos serviços de voz, dados e principalmente vídeo
mostram que o tráfego IP é intenso e crescerá muito ao longo dos próximos anos, por isso a entrega de
bandas de alta velocidade é realidade. Os provedores de serviço e operadoras de telecomunicações devem
ficar atentos ao caminhar do mercado, a constante transformação, cada vez mais rápida, é um desafio
significativo para as operadoras enfrentarem metas mais desafiadoras e conduzirem as mudanças no
mundo da banda larga, o que dependerá essencialmente da implantação da infra-estrutura adequada,
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incluindo as redes de comunicação de alta velocidade, ou seja, fibra óptica.
Diversos estudos são realizados anualmente para mostrar o crescimento da Banda Larga no Brasil e
mundialmente. No Brasil, estas análises podem ser encontradas no Barômetro da Cisco e IDC, e
consultorias como a Booz&Company. Na figura 11, observa-se a demanda de Largura de Banda Efetiva
de acordo com o nível de interatividade do cliente com o serviço.
Figura 11: Largura de Banda Efetiva
(Fonte: Booz&Company)
O aumento do tráfego IP nas redes tem previsão de aumento de 100 vezes num futuro próximo, além do
que poder interagir em tempo real com o programa assistido é uma das novas aplicações, como a nova
geração de TV 3D e crescente tendência de virtualização (nuvem de computadores) que exigem banda
ultra larga. Claro que a massificação desta tecnologia para todas as classes sociais ainda não é viável
devido aos seus altos custos, como se observa na tabela 1 de Custo Típico por Acesso, apresentado em
análise da Booz&Company, onde acessos por FTTx custam entre US$300 e US$2500.
Tabela 1: Custo Típico por Acesso
(Fonte: Booz&Company, 2009)
Tipo de Acesso
Banda
Estreita
Banda Larga
da
Primeira
Geração
Banda Larga da
Próxima Geração
Tecnologia Típica
PSTN, 2G
DSL, 3G
FTTx, LTE
Investimento/Subsidio Típico
por Assinante (em US$)
$20-$50
$100-$150
$300-$2.500
Cálculo da Largura de Banda
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Basicamente define-se para este estudo uma capilaridade de 3 fibras ativas em um cabo óptico auto
sustentado para o atendimento aos dois prédios existentes. A Distribuição das Fibras pode ser visualizada
na topologia da rede, figura 21.
Assim as fibras denominadas de F1, F2, F3 e os divisores ópticos 1:4 serão instalados na caixa de emenda,
que se encontra no subsolo do prédio 1. Após tem-se a divisão de 1:16 das respectivas fibras que subirão
para a distribuição de serviços atendimento a cada ONT por apartamento, totalizando 80 pontos de acesso
por prédio. Como cada prédio irá utilizar 5 divisores ópticos de 1:16, esta topologia será suficiente para
atender a todos, sendo que para os cabos de fibra óptica da entrada do condomínio e de distribuição
interna foram alocadas reservas para as construções futuras ou falhas técnicas.
A largura de banda prevista atendeu principalmente a:
Largura de Banda da OLT de 2,5 Gbit/s;
Fracionamento dos divisores ópticos 1:4;
No interior do prédio, fracionamento em novo divisor óptico 1:16 para atendimento aos pontos de
terminação ONT;
Serviços Multiplay descritos na tabela 2.
Assim a largura de banda, após cada divisor passivo 1:4, é de 625 Mbit/s:
2500000000 / 4 = 625 Mbit/s
Partindo do pressuposto que todos os usuários de cada ONT estarão conectados, apresenta-se uma largura
de banda máxima por terminal de:
625000000 / 16 = 39,06 Mbit/s
Com esta taxa por canal é possível atender basicamente todos os serviços disponíveis e em lançamento
envolvendo voz, dados e vídeo demonstrados na figura 6 do tutorial parte I, considerando principalmente
os canais de TV em tempo real, que necessitam de taxas adequadas de 1 Mbit/s a 8 Mbit/s para
transmissão em SDTV (Standard TV). A tabela 2 ilustra a demanda de Mbit/s prevista para os serviços do
tipo multiplay.
Tabela 2: Demanda Futura de Tráfego
Aplicação
Taxa Requerida
Navegação Web
10 Mbit/s
Telefones (VoIP)
0,5 Mbit/s
Vídeo Vigilância
1 Mbit/s
3 Canais de Tv de Alta Definição (HDTV)
19,5 Mbit/s
Total
39 Mbit/s
Para HDTV (High Definition Television – Televisão de Alta Definição) é necessário considerar a
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codificação utilizada para a compressão de dados. Uma codificação MPEG-4, são necessários 6,5 Mbit/s
para transmissão de cada canal. Considerando este serviço, outros além poderão ser disponibilizados,
como se apresenta na figura 11, Telemedicina, TV 3D, podendo chegar a uma banda aproximada de 1
Gbit/s, o que mostra a necessidade de uma expansão de mercado em redes de alta velocidade.
Dimensionamento do Projeto
O importante a se considerar neste projeto será a estrutura da rede e os equipamentos. Sendo uma rede
óptica passiva seus elementos entre o cliente e a central necessitam de uma menor manutenção da planta
externa em relação à rede metálica. Neste conceito para a rede óptica, os produtos de distribuição como
cabos, adaptadores, divisores e conectores foram fornecidos pela indústria Furukawa Industrial S.A.
Produtos Elétricos que faz parte do grupo The Furukawa Electric Co. Ltd, fundada no Japão e uma das
líderes mundiais em fabricação de fibra óptica e Tyco Electronics empresa americana, fundada nos
Estados Unidos, a mais de 50 anos no mercado.
Facilidade de construção, expansão conforme demanda, facilidade de implementação de atuais e futuros
serviços, confiabilidade e privacidade são demais características de um projeto de rede óptica, que se deve
levar em consideração para o dimensionamento dos equipamentos. Assim neste projeto os equipamentos
atendem a demanda atual, mas possuem reserva técnica, já prevendo uma futura expansão na região
sendo empregados os equipamentos de transmissão e recepção óptica desenvolvidos pela empresa
Ericsson Telecomunicações S/A.
Estrutura da Rede
Cabos de Fibras Ópticas
Apesar de existirem diversos tipos de cabos e acessórios ópticos, a norma de projeto estruturado
EIA/TIA-568-A recomenda a utilização de tipos específicos de cabos ópticos para redes locais, além de
especificar os valores dos principais parâmetros que envolvem estes cabos e conectores. Neste projeto,
como consideramos a princípio, o cabo de fibra óptica utilizado será a Monomodo de núcleo 8,5/125 nm,
no lance de 2.000 metros
Serão definidos dois tipos de cabos para o atendimento:
Rede externa da saída da Central até a entrada do prédio, onde se encontram os divisores ópticos,
na caixa de emenda Tyco, foi utilizado o cabo óptico auto-sustentado para vão de 80 metros,
produzido pela Furukawa, com a seguinte nomenclatura CFOA-SM-AS80-G 6F. É um Cabo óptico
totalmente dielétrico, o núcleo é preenchido com geléia para evitar a penetração de umidade, as
fibras revestidas em acrilato e instalado em vãos aéreos em estruturas auto suportadas. Este cabo
contém 6 fibras, atualmente o projeto utiliza-se de três fibras para o atendimento aos dois prédios
construídos, restando três fibras para o dimensionamento de futuros acessos.
Rede interna: após os divisores ópticos Tyco 1:4, na caixa de emenda, o cabeamento no interior do
condomínio é realizado com um cabo óptico Fiber-LAN Indoor com 2 fibras, interligando cada
saída do Divisor 1:4, aos divisores ópticos Tyco 1:16, que atenderam cada um quatro andares do
edifício. Deste divisor novamente cabos ópticos Fiber Lan de 2 fibras são alocados para a conexão
até os apartamentos onde serão conectadas as ONTs.
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Caixa de Emendas Externas
Para a continuidade e ampliação de um enlace o uso de emenda óptica é essencial hoje sendo que a
atenuação máxima de uma emenda, segundo padrão EIA/TIA-568-B, não pode exceder o valor de 0,3 dB
por emenda, sendo que existem dois tipos básicos:
Tabela 3: Atenuação por emenda
(Fonte: PINHEIRO, 2005)
Tipo de Emenda
Perdas típicas por
emenda
Fusão
0,02 a 0,1 dB
Mecânica
0,15 a 0,20 dB
Nos enlaces da rede as emendas foram feitas todas pelo método de fusão, pois as máquinas atuais de
emenda garantem uma perda menor quando comprados com os conectores de emenda mecânica. Na
figura 12, é visualizada a perda de 0,01 dB por emenda através do método de fusão de fibra, realizada em
campo.
Figura 12: Perda por fusão na fibra
Realizada a emenda, as fibras são acomodadas nas caixas de emenda FOSC-OC Splitter Trays (fornecedor
Tyco Electronics) que, também possui bandeja que acomodam os divisores ópticos, que neste caso será
utilizado apenas 1:4. Detalhamento da caixa de emenda nas figuras 13 e 14. A rede externa compreende
os componentes desde a caixa de emenda até o DIO (Distribuídos Interno Óptico) da Central.
17
Figura 13: Detalhamento da Caixa de Emenda FOSC-OC
(Fonte: Tyco Electronics)
Figura 14: Proteção da Caixa de Emenda
(Fonte: Tyco Electronics)
Caixa de Emendas Internas
As caixas de emendas Furukawa utilizadas comportam 2 e 12 fibras, sendo respectivamente os modelos
PTO 2F e PTO 12F. Cada fibra monomodo após o divisor óptico é direcionada para a Caixa de Emenda
Interna ou Distribuidor Interno óptico da Furukawa PTO. Este DIO é equipado com terminações ópticas e
conectores SC/ PC, que apresenta valores de atenuação entre 0,30 dB (típico) e 0,50 dB (máximo), e
reflexão após montado o conector <-45 dB.
Como cada prédio irá precisar de 80 terminações, utiliza-se 1 DIO 2F por apartamento, e 1 DIO 12F para
a distribuição entre 4 andares. Neles ficaram acomodadas as emendas de transição entre o cabo óptico
externo e os cordões de conexão com o equipamento de transmissão e recepção ONT.
18
Figura 15: Distribuidor Interno Óptico PTO 2 Fibras Furukawa
(Fonte: Furukawa)
Cordões e Extensões Ópticas
Os cordões ópticos são utilizados para manobra entre o distribuidor interno óptico e os equipamentos de
transmissão e recepção, ou seja, entre o DIO e o elemento ativo. Para este projeto foi utilizado um cordão
constituído por fibra óptica monomodo revestida com conector óptico modelo SC nas extremidades,
diferenciado apenas pelo polimento nas terminações de cada equipamento. São cordões com diâmetro do
cabo pode variar entre 0,9 mm e 3 mm.
Figura 16: Cordões Ópticos e detalhe do conector SC
(Fonte: Furukawa)
Para este projeto foram utilizados pares de conectores SC, conforme recomenda a norma EIA/TIA-568-B,
também os equipamentos de central e cliente possuem essa terminação. Esse tipo de conector apresenta
valores tipos de perda entre 0,3 dB a máximo de 0,5 dB.
Divisor Óptico Passivo
Os divisores ópticos passivos recebem o sinal de luz e o ramificam em 2 ou mais fibras de saída. São
utilizados na central da operadora, caixas de emendas, ambientes de usuários fracionando ou combinando
sinais ópticos nas redes ópticas.
Existe uma ampla variedade de estilos e tamanhos para a divisão / combinação do sinal de luz, conforme a
figura 17, com configuração de divisões 1:N, desenvolvidos pelas empresas como Tyco, Senko, NTT
19
Electronics.
Modelo de divisor Tyco 1:32
Modelo de divisores produzidos pela NTT Electronics
Figura 17: Modelos de divisores ópticos passivo
Transmissor e Receptor Ericsson BLM1500
Além de atender as especificações técnicas da ITU-T, o equipamento de transmissão e recepção que se
conecta aos servidores de dados e telefonia para atender a distribuição de serviços das operadoras e/ ou
prestadoras. Sendo um elemento ativo fundamental na rede GPON, o BLM1500 produzido pela Ericsson
é um distribuidor óptico que possui a flexibilidade necessária para atender aos diversos serviços sobre uma
única plataforma além de permitir alocação de banda dinâmica de um usuário sem a perda de conexão.
A OLT, conforme figura 18, será instalada em um rack padrão 19 polegadas com possibilidade de
alocação máxima de 14 slots com conexões de uplink e downlink GPON, mais 2 slots de controle em
modo redundante e demais slots totalizando 18. Todo equipado a OLT pesa 60 quilos. Neste projeto, o
EDA BLM1500 deve possuir no mínimo 1 slot com 4 interfaces GPON de 2,5 Gbit/s (provendo assim um
uplink de 10 Gbit/s da OLT).
A interface GPON dos equipamentos deverão implementar um fator de divisão de no mínimo 1:64, com
atendimento final de 64 usuários por fibra de saída da OLT, assim a cada slot podem ser conectadas 256
ONTs. A OLT deve prover a funcionalidade de mensurar a potência de transmissão ótica de cada ONT de
modo a detectar possíveis problemas desta potência e desabilitar um ONT defeituoso automaticamente
para garantir o correto funcionamento das demais ONT, classificando também a prioridade de cada fluxo
com o uso de VLANs, QoS e Protocolo GEM.
A perda máxima da rede óptica para OLT deve ser até 28 dB, com o padrão de implementação de 1,25
Gbit/s de upstream no comprimento de onda de 1310 nm e 2,5 Gbit/s de downstream no comprimento de
onda de 1490 nm.
20
Figura 18: EDA BLM 1500 OLT Ericsson
(Fonte: Ericsson [3])
Transmissor e Receptor T063G
O equipamento ONT T063G, prove conexão de alta velocidade e entrega dos serviços de dados, voz e
imagem a cada cliente é instalado no interior da residência, opera em conjunto com EDA BLM1500. O
ONT T063G apresenta: uma porta de uplink óptica que suporta interface GPON com 28 dB de perda no
link, 4 portas Gigabit Ethernet padrão 10/100/1000 Base-T, com conectores RJ45, todas as portas
trabalham em auto-negociação, 2 Portas POTS para utilização telefônica.
Opera no transmissor (upstream) com uma potência óptica do laser até + 5 dBm e comprimento de onda
1310 nm, e no receptor (downstream) com sensibilidade de -28 dBm e comprimento de onda 1490 nm.
Suportam VLANs e QoS.
Figura 19: Transmissor e Receptor ONT T063G
21
(Fonte: Ericsson [4])
Atenuação do Enlace Óptico
O perfeito funcionamento de um enlace óptico requer a seleção adequada dos componentes a serem
utilizados na rede (transmissor, receptor, fibra, conector, etc.) são relevantes para garantir que o link
óptico projetado atenda as exigências de potência do transmissor e sensibilidade do receptor, obedecendo
a critérios de qualidade e confiabilidade como: probabilidade de erro de bit e disponibilidade do sistema,
respectivamente. Além de mantém esses critérios dentro de valores admissíveis, utilizando como padrão
os valores máximos apresentados da norma EIA/TIA-568-B presentes na tabela 4.
Tabela 4: Coeficiente de Atenuação Máxima
(Fonte: PINHEIRO, 2005)
Tipo de Cabo Óptico
Comprimento de Onda
(nm)
Coeficiente de
Atenuação
(dB/km)
Multímodo (50 ou
62,5/125µm)
850
3,5
Multímodo (50 ou
62,5/125µm)
1300
1,5
Monomodo (uso externo)
1310
0,5
Monomodo (uso externo)
1550
0,5
Monomodo (uso externo)
1310
1,0
Monomodo (uso externo)
1550
1,0
Para o cálculo de perdas do sistema é evidente se conhecer os parâmetros dos elementos de transmissão e
rede, são eles:
De acordo com o comprimento de onda, considerar o coeficiente de atenuação do cabo óptico
(dB/km);
Atenuação máxima dos conectores;
Atenuação máxima das emendas por fusão;
Potência Óptica de saída do transmissor;
Atenuação máxima dos divisores ópticos passivos;
Sensibilidade mínima do receptor
Assim o cálculo do balanço de potência mostra a margem disponível de sinal para suportar as perdas de
atenuação dos componentes da rede como: a quantidade de emendas, conectores, divisores ópticos
passivos e degradação do sinal óptico no interior da fibra. O Balanço de Potência é expresso em dB e
calculado a partir da equação (JESZENSKY, 2004):
(1)
22
Onde:
αf = atenuação da fibra (em dB/km);
L = comprimento do enlace (em km);
αc = perda de inserção de cada conector (em dB);
αe = perda de inserção de cada emenda de fibra (em dB);
αp = perda de inserção de componente passivo, no caso, o divisor óptico passivo (em dB).
Na tabela 5, podem ser verificados os valores considerados no projeto para a base de cálculo. Estas
informações são baseadas nas normas ITU-T 983 e ITU-T G.671, e informações dispostas nos materiais,
no caso do lance de fibra de 20.000 m, conforme a figura 20.
Figura 20: Detalhe de atenuação (dB/km) em bobina de Fibra Monomodo
Tabela 5: Descrição das atenuações no link óptico
Descrição
Atenuação
Atenuação do conector
0,3 dB
Atenuação máxima das emendas por fusão
0, 02 dB
Atenuação máxima do splitter 1:4
7,2 dB
Atenuação máxima do splitter 1:16
14 dB
Atenuação para comprimento de onda
1310 nm
0,35 dB/km
Atenuação para comprimento de onda
1550 nm
0,25 dB/km
23
Sensibilidade mínima do receptor (OLT)
-28 dBm
A base para a efetivação e comprovação destes valores utilizados, somente poderia acontecer em análises
e testes deste sistema após sua implantação, porém fica para um próximo estudo.
Vale lembrar que o receptor necessita de um valor de perda de potência para funcionar em perfeitas
condições, em sistemas digitais essa perda é especificada em função da taxa de erro de bit (BER)
aceitável, para fibras ópticas varia entre 10-9 a 10-12, ou seja, ocorre um erro para cada bilhão de pulsos
enviados (KEISER, 2006).
Aplicando a tabela 5 no projeto proposto para este estudo, chegamos facilmente a conclusão, que é
necessário um cálculo do enlace total, desde os equipamentos da central, passando pelos componentes da
rede externa até os materiais utilizados na rede interna do cliente.
Utilizando os valores da tabela 5 e considerando a quantidade de equipamentos utilizados, realizamos os
cálculos pela fórmula 2 e demonstra-se na tabela 6, os valores utilizados para este Cálculo de atenuação
do link óptico.
Tabela 6: Cálculo de atenuação do link óptico.
Comprimento do cabo
2,2 km
Perda na fibra por km
0,35 dB/km
Perda Total na fibra
0,77 dB
Perda Individual nos conectores
0,3 dB
Número de conectores
2
Perda total nos conectores
0,6 dB
Perda na emenda
0,02 dB
Número de emendas
5
Perda total nas emendas
0,1 dB
Atenuação dos divisores ópticos (7,2+14) dB
21,2 dB
Cálculo da Perda no
comprimento do link
Cálculo da perda no
conector
Cálculo de perda na
emenda
Atenuação total do link óptico
Cálculo de perda no
equipamento
Cálculo da margem
de desempenho do
sistema
22,67 dB
Comprimento do cabo
2,2 km
Sensitividade do Receptor (B)
0,35 dB/km
Perda Suportada no enlace (A – B)
32 dB
Perdas Suportadas pelos Equipamentos
32 dB
Total de Atenuação no link óptico
22,67 dB
Margem de Desempenho do Sistema
8,33 dB
24
Para o cálculo de Perdas foi considerada a saída da central até a entrada do condomínio de prédios, onde
se encontram os divisores ópticos, assim devem ser consideras ainda, as perdas nos cabos de distribuição
interna do prédio. Foi considerado da caixa de emenda externa até a subida do prédio 200 metros de cabo
de fibra óptica para subida e entrega até a ONT do cliente.
Assim para garantir a taxa de transmissão proposta (39 Mbit/s) por comprovação matemática, observado
na tabela 5, onde:
Perdas Suportadas no Enlace – Total de Atenuação no link óptico
32 dB – 22,67 dB = 8, 33 dB
Observa-se que a comunicação entre OLT e ONT será eficiente, mesmo com a inclusão dos divisores
ópticos, pois o valor de atenuação suportado pelos equipamentos (32 dB) é maior que a perda apresentada
no enlace (22,67 dB). Se o contrário ocorrer, a atenuação do link for maior que a atenuação dos
equipamentos, os mesmos poderão apresentar falhas de comunicação ou até perda total de comunicação
do link.
A evolução das redes cabeadas é atender a todas as residências com fibra óptica, com os serviços de voz,
dados e imagem.
25
Fibra Óptica II: Diagrama da Rede
Para o projeto foi considerado um Condomínio Alto Padrão de 5 Prédios, com 20 andares de 4
apartamentos por andar. Destes 2 Prédios estão 100% ocupados e, mais 3 Prédios se encontram em
construção. Para cada apartamento foi disponibilizado um cabo óptico LAN com um par de Fibras, para
atendimento até a caixa de terminação PTO 2F da Furukawa, e posterior cordão óptico para a conexão da
caixa de terminação com a ONT.
A distribuição dos cabos ópticos internos (Fiber LAN Furukawa) de subida ocorre a cada 4 andares no
divisor óptico passivo Tyco 1:16, este divisor está interligado ao divisor 1:4 presente na caixa de emenda
Tyco, no subsolo do Primeiro Prédio do Condomínio, como apresentado nas Figuras 21 e 22.
Figura 21: Diagrama de Distribuição de Cabos
26
Figura 22: Disposição dos Prédios no Condomínio
Levantamento de Custos
Investimento na Central
Considerar os valores apresentados em moeda americana (dólar) convertidos em Real por cotação de R$
1,867 com referência no dia 26/05/2010. Valores já inclusos de taxas de importação, serviços de
transporte (frete e seguro), mais impostos. Será apresentado o custo dos materiais e produtos da rede,
custo da central e custos dos assinantes.
O levantamento de custos da Central inclui o principal equipamento da rede EDA BLM1500 OLT da
Ericsson Telecomunicações S/A, que apresenta possibilidade de processar grande densidade de tráfego
com alto padrão e qualidade em atendimento. Para descrever o custo por acesso é necessário considerar a
OLT integralmente equipada, pois devido à ampla abrangência de acessos que este equipamento permite,
o mesmo não irá atender somente projeto. Observa-se na tabela 7 os custos apresentados, para o
equipamento todo montado e equipado constando-se de: 14 slots de placas Gigabit, 2 controladoras e 2
placas de uplink, como apresentado na figura 21, e atende-se a 3584 acessos.
Tabela 7: Total de Custos na Central
Quantidade
Descrição
Custo (R$)
2
Placa Transmissor Óptico (Uplink)
32.655,78
1
Licença BLM 1500
15.248,82
2
Placa Controladora
21.912,42
1
Chassis OLT 17U
14.009,97
14
Placa Óptica Gigabit
235.924,92
56
Licença por Porta Gigabit PON
11.051,60
3584
Licença dos Acessos
82.862,08
27
1
Gerência do Sistema
155.012,36
Total para atender 3584 acessos
568.677,95
Custo individual por acesso
158,67
Total para atender 160 acessos
25.387,41
O equipamento traz uma ampla expansão para a Rede de Acesso. No projeto, inicialmente têm-se a
demanda de 160 acessos para as duas torres dos edifícios, que apresenta para custos na Central um valor
de R$ 25.387,41. Assim uma Placa Óptica Gigabit que tem a capacidade de atender a 256 acessos é
suficiente para atender a demanda até o presente momento. Por medidas de segurança, duas destas placas
serão reservadas para a utilização no projeto, visto que há uma previsão de expansão do condomínio com
a construção de mais três torres, incluindo futuramente mais 240 acessos para a região, e para que haja
redundância entre as placas, se ocorrer da placa alocada como principal paralisar o serviço tem-se uma em
stand by para entrar em operação.
Investimento na Rede
Para a Rede Externa foi considerado o lançamento do Cabo Óptico Furukawa CFOA-SM-AS80-G 6F de
2000 metros de comprimento mais os custos com a infra-estrutura interna, conforme montra a tabela 8.
Tabela 8: Total de Custo na Rede
Quantidade
Descrição
Custo (R$)
1
Infra-estrutura interna (Distribuidor
Óptico Interno PTO 12 Fibras
Furukawa, Cordões ópticos,
conectores, Fusões e passagem do
cabo óptico, etc.)
13.362,00
2000 metros
Cabo de Fibra Óptica AS 80 6 fibras
- Furukawa
9.840,00
Total
23.202,00
Investimento no Condomínio
O equipamento ONT utilizado no atendimento a cada apartamento do condomínio foi adquirido do mesmo
fabricante da OLT, Ericsson, portanto também é necessário considerar no valor apresentado incluso os
custos de taxas de importação, serviços de transporte (frete e seguro), mais impostos e convertidos para
moeda nacional, conforme se apresenta na tabela 9.
A tabela 10 apresenta os custos referentes à rede de distribuição interna do prédio onde foram
considerados os divisores ópticos passivos, distribuidores internos, cabo de fibra óptica interno da
Furukawa Fiber-LAN Indoor com 2 fibras.
28
Tabela 9: Custo do Equipamento ONT
Quantidade
Descrição
Custo (R$)
160
ONT T063G Ericsson, 4 portas Giga
Ethernet, 1 Porta PON uplink, 2
Portas POTS, Adaptador 100-240V
para 12 VDC/1A, 20W, 50-60Hz
72.843,20
Total
72.843,20
Tabela 10: Total de Custo no Condomínio
Quantidade
Descrição
Custo (R$)
160
Distribuidor Óptico Interno PTO 2
Fibras - Furukawa
4.000,00
2
Infra estrutura interna (Fusões e
passagem do cabo óptico,
conectores, instalação de DIO,
cordões ópticos, etc.)
23.526,12
3
Divisor Óptico Passivo 1:4 – Tyco
1.449,36
10
Divisor Óptico Passivo 1:16 - Tyco
9.486,10
Total
38.461,58
Investimento Total do Projeto
As operadoras de telecomunicações estão investindo largamente em redes ópticas distribuída nos grandes
centros, o que torna viável a aquisição de equipamentos GPON e a expansão futura destas redes com altas
taxas de tráfego. Segundo o IDC o aumento do tráfego de dados em Banda Larga no Brasil irá crescer em
8 vezes até 2012, e desde 2002 aumentou em 56 vezes. Considerando toda a infra-estrutura descrita no
projeto, calcula-se o custo de atendimento por cliente, sendo 160 clientes, a partir do custo total
apresentado na tabela 11.
Tabela 11: Investimento Total do Projeto
Descrição
Custo (R$)
Total de Custos na Central
25.387,41
Total de Custos na Rede
23.202,00
Custo do Equipamento ONT
72.843,20
Total de Custos no Condomínio
38.461,58
Total
159.894,19
29
Custo do Projeto para Implantação em Rede Metálica
Para o mesmo projeto, agora considerando o atendimento dos condomínios de alto padrão em rede
metálica convencional, tem-se o dimensionamento de pelo menos 2 pontos de conexão por apartamento,
considerando já a infra-estrutura interna do prédio distribuída pela construtora, observa-se a relação de
infra-estrutura e custo descritas:
2 Cabos de Par Metálico, de pelo menos 200 pares cada, em lance de 2000 metros, para
atendimento de 160 clientes, com valor de custo de R$ 78.920,00.
Custo por Porta Central (ADSL + Voz) de R$ 270,00 por cada cliente, totalizando R$ 43.200,00
Custo com Modem ADSL R$ 50,00, considerando o atendimento aos 160 clientes tem R$ 8.000,00.
2 Cabos de Par Metálico, de 50 pares cada, em lance de 200 metros, para o cabeamento interno nos
edifícios, com valor de custo de R$ 1.600,00
Tabela 12: Custo em Rede Metálica
Descrição
Custo (R$)
Total de Custos na Central
43.200,00
Total de Custos na Rede
78.920,00
Custo Modem ADSL
8.000,00
Total de Custos no Condomínio
1.600,00
Total
131.720,00
Custo por Cliente
A partir do Total Final apresentado nas Tabelas 11 e 12, o custo de atendimento por cliente para cada rede
pode ser calculado a partir da equação 2:
Custo por cliente = Total de Custo / Qtd de
Clientes
(1)
Portanto é importante considerar:
Custo por Cliente = 159.894,19 / 160 = 999,33, para Rede GPON
Custo por Cliente = 131.720 / 160 = 823,25, para Rede Metálica
A partir dos cálculos, tem-se que é mais vantajoso à implantação de redes de fibras ópticas em novas
áreas de habitação, como no projeto em edifícios, quando comparadas com a rede metálica. A mínima
diferença de custo (R$ 176,08) apresentada na simples analogia deste estudo mostra que quanto maior a
expansão e desenvolvimento do mercado em tecnologias para a Banda Larga da Próxima Geração, maior
será a concorrência, o que é fundamental para a redução dos custos futuros e a massificação do acesso á
30
estes serviços nos setores socioeconômicos brasileiro.
Para a comparação foram utilizados 2.000 metros no comprimento tanto óptico como metálico. O projeto
comprova que o atendimento por fibra óptica pode alcançar até 15 km de distância da central, garantindo
a entrega de 40 Mbit/s de Banda, como apresentado no item 6.3, enquanto que tecnologias de entrega de
banda por par metálico chegam a taxas de 13 a 15 Mbit/s e, para garantir essa taxa devem apenas ficar
distantes no máximo a 1,5 km da Central, como comprovado na figura 7 do tutorial parte I.
A Relação Custo x Benefício apresentado neste projeto pelo custo de atendimento a cada cliente, mostra
que redes de alta velocidade utilizando fibra óptica como meio para a transmissão é o futuro da rede
cabeada. Existe ainda amplo mercado para investimento em redes de Fibra óptica em muitas regiões do
Brasil, conforme se observa na figura 23. Apenas nos 100 maiores municípios brasileiros existe rede
óptica viável para utilização residencial, onde se pode considerar: São Paulo, Rio de Janeiro, Brasília,
Porto Alegre, Curitiba.
Figura 23: Áreas de Cobertura x Meio de Acesso no Brasil
(Fonte: Booz&Company, 2009)
Impulsionadores do Progresso da Banda Larga
Um dos fatores importantes que interfere na implantação de redes ópticas é o poder de compra dos
habitantes da área de abrangência, hoje restrito a classes A e B, por seu poder aquisitivo ser maior, pois
conforme observamos os serviços de triple play em conjunto com altas taxas de velocidade de download,
não está massificada, ou seja, uma minoria da população possui condições socioeconômicas para pagar
por estes serviços.
O Brasil possui um mapa óptico que conecta grandes Capitais Brasileiras, ligando extremos como
Fortaleza e Porto Alegre com área de cobertura nas regiões Nordeste, Sul e Sudeste mais os estados de
Tocantins e Goiás. Essa rede óptica pertencia a empresa Eletronet, que por ter decretado falência no ano
de 2003, a rede permaneceu embargada pela Justiça até os dias de hoje. Mas a Justiça autorizou o uso dos
16.000 km de fibra para os serviços de banda larga e inclusão digital nos estudos do Plano Nacional de
31
Banda Larga. Além da Rede Eletronet, conta-se com os cabeamentos ópticos de estatais como Petrobrás
para a inclusão digital.
A tendência de investimentos futuros das operadoras em suas redes ópticas é elevado. A Operadora
Telefônica, no Estado de São Paulo, em 2005 forneceu fibras ópticas para o Projeto KyaTera (Unicamp),
para a interligação por Fibra Óptica de 27 laboratórios de universidades e instituições. Hoje o Projeto já
abrange toda a Região de São Paulo Capital e demais cidades do próprio estado, e a fibra chega
diretamente ao interior dos laboratórios. Disponibiliza de conexões de gigabits por segundo.
Hoje a Telefônica também disponibiliza serviços, como o Trio Xtreme, lançado em fevereiro de 2009. Os
pacotes disponibilizam banda larga de 8 Mbit/s a 30 Mbit/s, telefonia fixa e TV paga com canais de alta
definição e vídeo sob demanda e, custam a parti de 269,90.
A Net, presente em 79 cidades brasileiras, e em 40 já oferece serviços triple play, principalmente São
Paulo e Rio de Janeiro, a partir de pacotes que custam R$ 250,00 com baixa velocidade de download até
os mais caros R$ 450,00 aproximadamente para altas taxas (12 Mbit/s).
A Oi já disponibiliza acessos de até 100 Mbit/s, via fibra óptica, em cinco capitais: Brasília, Curitiba,
Goiânia, Porto Alegre e Florianópolis.
O progresso da largura de banda no Brasil ocorre lentamente. Como mostrado na figura 1, tem-se a
implantação de solução FTTx no mundo afora, principalmente no Japão onde a entrega de serviços a 1
Gbit/s com fibra até a casa do cliente e estudo publicado pela Cisco / IDC mostra que a média poder de
aquisição de banda larga permanece ainda entre 1 Mbit/s e 2 Mbit/s, ou seja, um milésimo de acessos a
menos que o Japão. Na figura 24, apresenta-se a quantidade de acessos por velocidade de download,
sendo a faixa de maior aquisição permanece até 1 Mbit/s, resultados até Junho de 2009.
O surgimento de inúmeros serviços através da Internet condicionou para que as redes evoluíssem a fim de
suprir a crescente demanda de transmissão de dados e a maiores velocidades de acesso. Diversos tipos de
serviços disponibilizados atualmente exigem bandas cada vez maiores como streaming e download de
filmes e musicas. O usuário busca também além da rapidez, qualidade no serviço prestado. Apesar da
superioridade de adesões ao serviço de banda larga, o País ainda dispõe de centenas de cidades que
permanecem com acesso discado como o principal meio de conexão a Internet, representando uma fatia
de 11% do total de conexões, como se observa na figura 24.
Figura 24: Acessos por velocidade de download
(Fonte: Cisco)
32
O que falta para o aumento de acessos de banda larga com velocidades superiores a 2 Mbit/s, no Brasil, é
o que impulsiona cada vez mais a distribuição de serviços em altas taxas de velocidade mundo afora, em
países como: Austrália, Japão, França, Portugal, EUA, Polônia, Coréia do Sul onde a velocidade média da
Internet já ultrapassa os 3 Mbit/s. Nestes países são impulsionadores da utilização de redes ópticas,
serviços triple play através da conexão de banda larga englobando Telefonia, Internet, Televisão em Alta
Definição, Jogos Interativos, Vídeo sob Demanda, Videoconferência, Filmes e Esportes em tempo real.
O Brasil não tem mercado com essa demanda por serviços. Operadoras de todo o país trabalham para
entregar conexão de dados e voz, mesmo porque são impedidas pelo governo de transmitirem vídeo sem a
aquisição de licença legal para prestação desse tipo de serviço. A oferta e concorrência de mercado para
entrega de altas velocidades é fundamental para a redução dos custos e a massificação do acesso á estes
serviços.
Figura 25: Distribuição de acesso por Velocidade
(Fonte: ANATEL, 2008)
33
Fibra Óptica II: Considerações finais
A fibra é um excelente meio de transmissão, se comparadas com fios metálicos apresentam inúmeras
vantagens, como por exemplo, imunidade a interferência eletromagnética e baixa perda de transmissão,
sua implantação para atendimento a pequenas empresas e usuários na rede de acesso, esbarra no custo, se
comparado a utilização de cabos metálicos.
O estudo aponta que o pensamento futuro das redes cabeadas é a utilização da fibra como o principal
elemento físico para a transmissão. A crescente oferta de serviço via Internet e o surgimento de novas
aplicações possuem a disposição uma rede de acesso precária, não viável para distribuição de serviços
triple play a longas distâncias.
Pela comparação de preços entre a rede metálica e óptica, para o atendimento a um único cliente,
apresentado no estudo, mostra que a diferença é mínima. O que comprova os novos investimentos das
operadoras de telecomunicações em redes cabeadas por fibra óptica, principalmente para novas áreas de
atendimento. Além da facilidade de implantação, mobilidade e expansão que a rede permite, se necessário
no futuro, enquanto que em uma rede metálica a principal dificuldade é a mobilidade e expansão da rede.
O conceito deste trabalho mostra que a tecnologia GPON permite o atendimento a longas distâncias da
Central, sem a necessidade de utilizar o consumo de energia elétrica no decorrer do percurso, pois utiliza
somente elementos passivos. Mais um critério a se voltar a atenção é a utilização de elementos passivos,
ou seja, não se utiliza alimentação elétrica no percurso do enlace, apenas nos equipamentos das
extremidades – transmissão e recepção -, o que permite uma redução nos custos de implantação e
manutenção desta rede
O uso da Rede Óptica Gigabit em conjunto com as soluções FTTx, mostra atendimentos diferenciados na
última milha para o cliente utilizando estruturas da rede já implantadas e /ou permitindo a expansão para
novas áreas de ocupação nas cidades, principalmente com redes de fibra óptica, priorizando economia nos
investimentos.
Claro que a abrangência da rede óptica hoje aos usuários é muito menor que a rede metálica, pois
nenhuma das operadoras irá retirar toda a sua rede metálica e implantar uma Rede Óptica Passiva Gigabit,
neste caso o custo é elevadíssimo e inviável. Mas a tendência é que este tipo de rede seja instalada e
utilizada para quaisquer tipo de serviço.
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Fibra Óptica II: Teste seu entendimento
1. Quais são a duas funções principais de uma OLT (Terminal de Linha Óptica)?
Controlar o tráfego e nomear a alocação de banda dinâmica para as ONTs (Terminal de Rede
Óptica) / ONUs (Unidade de Rede Óptica).
Controlar o tráfego e nomear a alocação de banda dinâmica para as OMTs (Terminal Micrométrico
Óptico) / ONUs (Unidade de Rede Óptica).
Controlar o tráfego e nomear a alocação de banda dinâmica para as OMTs (Terminal Micrométrico
Óptico) / ONTs (Terminal de Rede Óptica).
Controlar o tráfego e nomear a alocação de banda dinâmica para outras OLTs (Terminal de Linha
Óptica) e para a ONUs (Unidade de Rede Óptica).
2. Qual das alternativas abaixo representa uma das soluções FTTx?
Solução FTTB – Fibra até o Prédio.
Solução FTTC – Fibra até o Armário.
Solução FTTN – Fibra até o Nó.
Solução FTTH – Fibra até a Casa.
Todas as anteriores.
3. Qual dos elementos abaixo não faz parte da estrutura de rede definida para o projeto objeto do
estudo deste tutorial?
Cabos de Fibras Ópticas, Cordões e Extensões Ópticas.
Repetidor Elétrico-óptico.
Caixa de Emendas Internas e Externas.
Divisor Óptico Passivo.
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