Redes de Telecomunicações
Capítulo 7
Redes de Acesso
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
303
Estrutura Geral da Rede de Acesso
•
A rede local ou de acesso corresponde à componente da rede telefónica
pública que liga a central local aos equipamentos de assinante (telefones,
modems, etc.).
•
Do repartidor de central local saem vários cabos de pares simétricos,
sendo cada cabo constituído por centenas ou mesmo milhares de pares.
Estes cabos são separados em feixes, e cada feixe vai alimentar uma
determinada área de serviço.
Grupos de casas
Cabo de pares
simétricos
Central
Local
As áreas de serviço podem
ter diferentes dimensões,
desde umas dezenas de
quilómetros nas áreas
urbanas até algumas
centenas nas áreas rurais
Limite da área
de serviço
Interface de
área de serviço
© João Pires
Área de serviço
Redes de Telecomunicações (10/11)
304
Estrutura Simplificada da Central Local
•
Na central local pode-se identificar o repartidor principal, as
interfaces de linha de assinante (ILA), os multiplexadores, e o
comutador. Cabo de pares
Interface de linha
Repartidor
simétricos
de assinante
principal
Comutador
ILA
Para desligar o telefone
de um assinante basta
remover o cordão
existente no repartidor
principal que liga o par
simétrico à ILA
ILA
MUX/
DMUX
ILA
Cordão
2 fios
O comutador faz a comutação
com base em sinais TDM (2
Mb/s). Por isso é necessário
agregar os sinais a 64 kb/s
gerados pelas ILA através de
um multiplexer.
4 fios
•
O repartidor principal funciona como terminação dos cabos de
alimentação e faz a interligação entre os pares e a ILA.
•
A ILA é usada para passar de dois para quatro fios e para fazer a
conversão A/D e D/A, alimentar o telefone (-48 v), etc.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
305
Evolução da Rede de Acesso
•
A rede de acesso convencional das redes telefónicas públicas era
constituída por uma infra-estrutura de pares de fios de cobre
entrelaçados (pares simétricos) que ligavam a central telefónica local ao
telefone do assinante.
RP: Repartidor principal
ASR: Armário de subrepartição
CD: Caixa de distribuição
Central Telefónica
Local
Cabos de pares simétricos
Cabo de alimentacão
(centenas de pares)
Comutador
RP
Sub-rede de alimentação
ou transporte
Cabo de distribuição
(dezenas de pares)
ASR
ASR
ASR
CD
CD
CD
CD
CD
© João Pires
Sub-rede de
distribuição
CD
Redes de Telecomunicações (10/11)
306
Rede de acesso com concentração
•
Na evolução da rede alguns armários de sub-repartição foram por
unidades remotas com capacidade para realizar concentração. Os cabos
de alimentação foram substituídos por fibra óptica ou então por ligações
via rádio (fixed wireless access).
Central Telefónica
Local
MUX: multiplexador
UR: Unidade remota
CD: Caixa de distribuição
Cabo de alimentacão
(centenas de pares)
Fibra óptica
Comutador
MUX
Sub-rede de alimentação
ou transporte
Cabo de distribuição
(dezenas de pares)
UR
UR
ASR
UR
CD
CD
CD
CD
CD
© João Pires
CD
Redes de Telecomunicações (10/11)
Sub-rede de
distribuição
307
Sub-rede de Transporte com SDH
•
Na sub-rede de transporte a informação é multiplexada e transmitida em formato
digital normalmente sobre fibra óptica. Como alternativa à topologia física em
estrela da sub-rede de transporte pode-se usar uma topologia em anel fazendo uso
da SDH (Synchronous Digital Hierarchy).
Sub-rede de transporte
Sub-rede de distribuição
ADM
ADM
Central
local
ADM
ADM
Fibra óptica
de protecção
ADM
ADM
Par de fibras de
fibras de serviço
UR
•
Unidade
remota
ADM
ADM
Fibra óptica
de serviço
Unidade óptica de
rede
Unidade de
terminação de rede
Utilizador
UR
Fibra óptica
ONU
NT
ONU
NT
Par simétrico
ONU: Optical Network Unit
NT: Network Termination
Outra alteração de relevo consiste em introduzir também ligações ópticas em partes da
rede de distribuição. Como soluções em fibra têm-se :FTTCab, FTTC, FTTB, FTTH,
dependendo da distância entre a ONU e o assinante (NT).
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
308
Funcionamento das Unidades Remotas
•
As unidades remotas podem funcionar em modo concentrado ou não
concentrado.
Modo não concentrado
1
2
Unidade
remota
Trama
1 2
3
Central Local
N
tempo
Mux/
Demux
Comutador
N
Neste modo se se
considerar como exemplo
N=30, o número de timeslots disponíveis na trama
TDM também é igual a 30.
Modo concentrado
N/K
Factor de
concentração
© João Pires
1
2
N
Concentrador
Unidade
remota
K<N
Trama
1 2
3
Central Local
K
tempo
Comutador
Os time-slots são atribuídos de
acordo com as necessidades
Redes de Telecomunicações (10/11)
Como exemplo podem-se
considerar 240 assinantes e
30 time-slots. Tem-se um
factor de concentração de 8.
Vai introduzir bloqueio
309
Acesso à Internet
•
O acesso pode ser directo (utilizadores empresariais), ou indirecto
(utilizadores domésticos). O acesso indirecto usa a rede telefónica
para aceder ao ISP (Internet Service Provider).
O acesso indirecto pode ser de banda estreita ou de banda larga. O acesso de
banda estreita é feito através de modems que operam na banda da voz. O acesso de
banda larga pode ser feito usando ADSL, ou outras soluções (ex: PON).
ISP#1
Canal virtual
permanente
Modem na
banda de voz
Serviço telefónico
POP
ISP#2
ISP#n
Rede telefónica
(Comutação de circuitos)
Rede de banda
larga (ATM)
POP#n
Par
simétrico
Acesso à
Internet
Central
local
O utilizador liga-se ao POP (point of presence) da rede telefónica. Este por sua vez
liga-se aos POP dos ISPs através de circuitos alugados, ou canais virtuais
permanentes estabelecidos por uma rede ATM.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
310
Acesso de Banda Larga
•
O acesso de banda larga baseado no ADSL faz uso da infra-estrutura
de pares simétricos existente entre o assinante e a central. A ligação
aos ISPs é feita normalmente usando o ATM, estando-se a evoluir
para a Ethernet.
Filtro
Rede de
circuitos
Acesso à rede IP
através da rede ATM
Comutador
local
DSLAM
Estação local
Filtro
Par
simétrico
Modem
ADSL
Instalações do cliente
No acesso de banda larga a rede de acesso inclui para além do modem ADSL , os
multiplexadores de acesso DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer), situados
no mesmo edifício onde se encontra a central local.
Cada DSLAM interliga várias centenas de modems ADSL à rede IP através de uma
rede de banda larga ATM
Para ser possível continuar a usar o par simétrico para serviços de banda estreita,
usa-se um filtro para separar a banda entre os 0- 4 kHz do resto da banda.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
311
Desagregação do Lacete Local
•
A desagregação do lacete local descreve a obrigação do operador
histórico de alugar a sua infra-estrutura de acesso a operadores
alternativos. A desagregação pode ser completa ou parcial.
Na desagregação completa o operador alternativo tem acesso completo ao par
simétrico do operador histórico. Na desagregação parcial o operador
alternativo têm só acesso à banda base, ou a um sinal com a banda base filtrada.
Comutador
local
Repartidor
principal
Filtro
Desagregação
completa
Operador
histórico
DSLAM
Filtro
Par simétrico
R
Modem
xDSL
P
Operador
alternativo
Par simétrico
Modem
xDSL
DSLAM
Estação do operador
histórico
© João Pires
O operador
alternativo instala
no edíficio do
operador histórico
o seu comutador
local e a sua
DLSAM
Instalações do
cliente
Redes de Telecomunicações (10/11)
312
Vantagens/Desvantagens da Desagregação
•
O conceito de desagregação do lacete local foi criado dos Estados
Unidos em meados da década de 90, de modo a aumentar a
concorrência no sector das telecomunicações.
•
A política de desagregação do lacete local pode dissuadir os
operadores alternativos de investirem em novas tecnologias para a
rede local, e também desmotiva o operador histórico de fazer grandes
investimentos.
Nova política definida pela FFC (Federal
Communications Commission) nos Estados
Unidos no último trimestre de 2004.
1)
Qualquer infra-estrutura de acesso baseada na FTTH criada de raiz não fica
sujeita à obrigação de desagregação.
2)
Em qualquer infra-estrutura de acesso FTTH que resulte da substituição da infraestrutura de cobre existente, somente a banda base destinada ao tráfego da voz
terá de ser partilhada.
Fiber-to-the-Home
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
313
Evolução da FTTH nos Estados Unidos
Fonte: RVA LLC,
MarketResearch &
Consulting
Decisão da FCC (Federal Communication Commission) de desregulamentar o acesso FTTH
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
314
Técnicas de Duplexagem
•
Duplexagem por divisão na frequência (FDD)
As direcções de transmissão são separada no domínio da frequência.
•
Duplexagem por divisão no comprimento de onda (WDD)
As direcções de transmissão são separadas no domínio do
comprimento de onda.
•
Duplexagem por divisão no tempo (TDD)
As direcções de transmissão são separadas no domínio do tempo.
Esta técnica também se designa por TCM (Time Compressed
Multiplexing)
•
Cancelamento de eco (EC)
Separa os dois sentidos de transmissão usando um híbrido
associado a um cancelador de ecos.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
315
FDD e WDD
•
Na duplexagem por divisão na frequência ou FDD (Frequency Divison
Duplexing) A comunicação nos dois sentidos é feita em bandas
diferentes.
Banda de guarda
Comunicação no
sentido descendente
Comunicação no
sentido ascende
f1
•
f2
Frequência
Na duplexagem por divisão no comprimento de onda ou WDD
(Wavelength Division Duplexing) a comunicação bidireccional sobre
fibra óptica é garantida usando comprimentos de onda diferentes nos
dois sentidos.
Fibra óptica
Sentido descendente
Sentido ascendente
© João Pires
λ1
λ2
M
U
X
D
E
M
U
X
Redes de Telecomunicações (10/11)
Usa-se nas aplicações de fibra
óptiva no acesso, quer nas
ligações ponto-a-ponto, quer
nas ligações ponto-multiponto.
316
Duplexagem por Divisão no Tempo
Bloco de N bits
Δt
Central Local (A)
A→B
B→A
Duração do bloco de N bits
A→B
Δt=N/Db
ΔL
Assinante (B)
A→B
Δτ
Tempo de propagação na linha
B→A
Tempo
N/Db0 τg
Tempo de guarda
Db
Assinante
Débito de transmissão
no lacete
Transmissor
Débito da sequência
binária
Receptor
© João Pires
Switch
T/R
Dbo >2Db
Lacete de
assinante (2 fios)
Central Local
Transmissor
Δτ= ΔL /vg
Durante Δt é necessário
garantir uma comunicação
bidireccional
Switch
T/R
Receptor
Redes de Telecomunicações (10/11)
Δt=2N/Db0+2Δτ+2τg
317
Duplexagem EC
•
Na duplexagem por cancelamento de eco (EC) a comunicação é feita
nos dois sentidos usando o mesmo meio de transmissão
(usualmente par simétrico).
•
A separação dos dois sentidos é feita no receptor usando um híbrido
e um cancelador de ecos.
y(t)
Emissor
Cancelador
de ecos
- rˆ(t )
Receptor
ecos
r(t)
Lacete de assinante
(2 fios)
∑
+
•
Híbrido
O cancelador de ecos é filtro
adaptativo cujo objectivo é
gerar uma réplica do eco ř(t),
a qual vai ser subtraída do
sinal z(t)= x(t)+r(t) . No caso
ideal em que a réplica é
perfeita tem-se um
cancelamento total do eco.
x(t)
O híbrido é um dispositivo que converte ligações de 2 fios em quatro
fios. Como este dispositivo não é ideal vai originar ecos, que vão
interferir com o sinal recebido. O par também pode originar ecos.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
318
Tecnologias x-DSL
•
O x-DSL é uma designação genérica para um conjunto de tecnologias de
acesso de banda larga que operam sobre o par simétrico (cobre) e são
derivadas do lacete digital do assinante ou DSL (Digital Subscriber Line).
IDSL
DSL para aplicações em redes ISDN (RDIS). Suporta o acesso básico (2B+D) a
160 kbit/s e o acesso primário (30B+D) a 2.048 Mbit/s.
ADSL
DSL assimétrico (Asymmetric DSL): Canal até 8 Mbit/s no sentido de cliente ou
descendente (downstream) e até 800 kbit/s no sentido da rede ou ascendente
(upstream).
ADSL2+
DSL assimétrico 2+(Asymmetric DSL 2+): Canal até 24 Mbit/s no sentido de
descendente e até 1.5 Mbit/s no sentido ascendente. A largura de banda usada
duplica em comparação com o ADSL, passando de 1.1 MHz, para 2.2 MHz.
SHDSL
Symmetrical High Bit Rate DSL: Suporta débitos (simétricos) desde 192 kbit/s
até 2.12 Mbits/s sobre 1 par simétrico, e desde 384 kbit/s até 4.62 Mbit/s sobre 2
pares. Não pode coexistir com o serviço telefónico.
VDSL2
Very High Bit Rate DSL 2: Canal até 100 Mbit/s no sentido descendente e até 50
Mbit/s no sentido ascendente. Usa uma largura de banda até 30 MHz.
DSL
Bonding
© João Pires
DSL Bonding: Agrega várias linha DSL para suportar débitos mais elevados.
Redes de Telecomunicações (10/11)
319
ADSL (Asymmetrical DSL)
O ADSL é uma tecnologia que permite uma transmissão assimétrica.
A duplexagem pode ser por divisão na frequência ou por cancelador
de eco.
6 Mb/s :descendente
640 kbit/s: ascendente
FDD
Transmissão
ascendente
Espectro
Voz
(telefonia)
Voz (telefonia
Transmissão
descendente
0
4
25
138
150
1104
Frequência (kHz)
•
8 Mb/s :descendente
800 kbit/s: ascendente
EC
Espectro
•
Transmissão
ascendente
Transmissão
descendente
0
4
25
138 150
1104
Frequência (kHz)
Um sistema ADSL consiste em modems ADSL colocados em ambas
as extremidades do par simétrico. A técnica de modulação mais
usada é a modulação multi-tom discreto ou DMT (discrete multitone).
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
320
Very High-speed DSL (VDSL)
•
O VDSL1 pode ser simétrico ou assimétrico.
Simétrico
Assimétrico
Débito
Débito
(Descendente)
(Ascendente)
54 Mb/s
6.4 Mb/s
26 Mb/s
13 Mb/s
Alcance
Débito
Débito
Alcance
(Descendente)
(Ascendente)
0.3 km
25 Mb/s
25 Mb/s
0.3 km
3.2 Mb/s
1 km
13 Mb/s
13 Mb/s
1 km
1.6 Mb/s
1.5 km
6.5 Mb/s
6.5 Mb/s
1.5 km
Sentido ascendente
O VDSL1 usa no percurso descendente uma
banda que vai até 12 MHz. Por sua vez o VDSL2
usa uma banda com uma frequência máxima de
30 MHz, permitindo 100 Mb/s. O VDSL2 também
substitui o ATM pela Ethernet (PCS:64/65).
Voz (telefonia)
Espectro
Plano de frequências para o
VDSL com duplexagem DDF
Sentido descendente
RDIS
0
.12 0.3
0.7 1
12
Frequência (Hz)
f1
© João Pires
30
Redes de Telecomunicações (10/11)
f2
321
x-DSL ( Largura de banda/distância)
Déb (kbps)
80000
VDSL2
ADSL2+
ADSL
70000
60000
50000
40000
Fonte: José S. Brás, A
Oferta de serviços de
3Play nas Redes Fixas,
PT Comunicações, IST,
Maio 2008
30000
20000
10000
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Dist (m)
8000
Note-se que o ADSL só permite débitos de 8 Mb/s até distâncias da ordem dos 3 km e o ADSL 2+
só permite 24 Mb/s para distâncias inferiores a 0-8-0.9 km. Para distâncias superiores a 1.6 km, o
ADSL2+ conduz a melhores resultados do que o VDSL2.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
322
Acesso em ADSL
•
A separação dos sinais telefónicos e ADSL é feita usando um filtro tanto nas
instalações de assinante como na central local.
Central local (ATR-C)
Rede telefónica
Comutador
telefónico
Par simétrico
Instalação de
assinante (ATR-R)
Rede de
Rede de
agregação
agregação
Acesso à rede IP, em
ATM ou Ethernet
PC
Splitter+filtro
DSLAM
Multiplexador de
Acesso ADSL
Splitter+filtro
Modem
Modem ADSL
ATR-C (ADSL transceiver unit, central office
ATR-R (ADSL transceiver unit, remote terminal
•
O tráfego proveniente de vários utilizadores é agregado através de um DSLAM
(Digital Subscriber Line Access Multiplexer) o qual é usado para multiplexar
os sinais provenientes de várias linhas DSL, num sinal de débito elevado.
•
A rede de agregação corresponde a um novo nível de agregação.
Tradicionalmente era baseada em comutadores ATM e em DSLAMs ATM
(saídas STM-N). Está-se a evoluir para uma rede IP suportada em Ethernet.
Neste caso usam-se DSLAMs IP com portos de saída em GbE ou 10 GbE.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
323
Diagrama dos Segmentos Funcionais
CPE (Customer Premises Equipment): equipamento requerido nas instalações do
utilizador. Ex: modem ADSL (ATU-R), router, etc. Uma das funções do CPE consiste em
encapsular o tráfego IP para ser transportada através da rede ADSL. A maior parte das
soluções de encapsulamento usa ATM.
NSP (Network Serviçe Provider): responsável por oferecer serviços aos utilizadores
domésticos e empresariais. Ex: Internet, VPN, VoD, IPTV, VoIP.
NAP (Network access provider): deve garantir que o CPE permite aceder aos serviços
que o NSP tem para oferecer. Inclui: DLAM, componente de agregação e rede de núcleo
Elemento de rede de
agregação
Fonte: Alexandre Ribeiro, “Redes de Acesso”
Siemens, 2007
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
324
Funções e Tipos de DSLAM
•
Os DSLAMs são responsáveis por ligar os utilizadores à NAP,
incluem modems xDSL e realizam comutação de circuitos virtuais.
•
Tradicionalmente a interligação dos DSLAMs à rede core era feita
usando ATM, a qual por sua vez era baseada em switches ATM.
•
Nos IP-DSLAM os circuitos virtuais são terminados , o tráfego IP é
extraído, sendo este entregue a uma rede IP/MPLS.
•
Os IP-DSLAM têm a vantagem de poderem fazer agregação de
tráfego, eliminando a necessidade de se usarem elementos de rede
de agregação.
•
Os IP-DSLAM têm ainda a vantagem de poderem fazer multicast e
deste modo têm um papel muito importante nas redes IPTV.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
325
Agregação ATM
•
Nas soluções baseadas no ATM podem-se ter arquitecturas com circuitos
virtuais (VC, virtual circuits) extremo-a-extremo, ou arquitecturas baseadas na
agregação de VC.
DSLAM
VC extremo-a-extremo
Agregação de VC
Switch
Agregador
Switch
ATM
S. Mervana, C. Le, “Design and
Implementation of DSL-based Access
Solutions,”Cisco Press
PVC: Permanent virtual circuits
© João Pires
Na solução extremo-a-extremo faz-se uso de um PVC (ATM) para interligar
um utilizador a um ISP. Este PVC é comutado por vários comutadores ATM
antes de atingir o ISP. Na solução agregada vários PVC são agregados num
dispositivo agregador em vez de serem simplesmente comutados. Reduz-se
assim o numero de PVC que são terminados no ISP.
Redes de Telecomunicações (10/11)
326
Arquitectura Centralizada
Fonte: Alexandre Ribeiro, “Redes de Acesso” Siemens/IST, 2007
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
327
Arquitectura Distribuída
IP-DSLAM: acumula as funcionalidades do
DSLAM e do elemento de rede agregador
Fonte: Alexandre Ribeiro, “Redes
de Acesso” Siemens/IST, 2007
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
328
Rede ADSL
BRAS: Broadband Remote Access Server
Fonte: José S. Brás, A Oferta de serviços de 3Play nas Redes Fixas, PT Comunicações, IST, Maio 2008
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
329
Convergência no Acesso
(fonte: Maria Céu Azurara, Planeamento de Redes Fixas, PT/IST, 2007)
–
–
–
–
Access Services
Metro/Aggregation/Edge and
and Technologies
Core Networks
„
POTS
„
ISDN
„
SDH
„
TDM
„
PDH
„
ADSL/2/2+
„
TDM
„
SHDSL
„
ATM
„
VDSL/2
„
Ethernet
„
Ethernet
„
IP
„
WiMAX
„
WDM
„
GPON
„
etc.
„
etc.
Access
Gateway
Interfaces para o antigo e para o novo “mundo”
Migração ao ritmo desejado pelo SP (Service Provider)
Garantia (pelo menos) da manutenção de serviços & receitas
Consolidação de plataformas de Rede/Redução de OPEX
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
330
IP DSLAM Multiserviço
Fonte: Nokia Siemens Networks
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
331
IP-DSLAM Surpass hix5625
Capacidade do equipamento
15 cartas ADSL2+ (72 portos)
15 cartas SHDL (48 portos)
15 cartas VDSL2 (24 portos)
15×72=1080
15 ×48=720
15 ×24= 360
Uplinks
Carta ADSL2+
4 portos GbE
ou 4 portos 100/1000 Base T
Carta VDSL2
Interface óptica
GbE (conector
óptico)
100/1000 Base T
(RJ45)
Esta carta poderá ser duplicada se
se usar protecção de carta
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
332
Evolução dos Débitos no Acesso
100 Mb/s
1 Gb/s
Fonte: Heavy Reading (“The
Race to the Home: FTTH
Technology Option”,
NetEvents Hong Kong)
A linha a azul representa a evolução do débitos do acessos sobre cobre usando: 1) modems, com débitos entre 1.2 kb/s
(1990) e 56 kb/s (1996); 2) x-DSL, que permitiu evoluir os débitos até cerca de 2 Mb/s (2005).
A linha a verde extrapola a taxa de crescimento histórica: um factor crescimento de 2.29 ao ano. A linha a vermelho
admite uma aceleração do crescimento a partir de 2004, para um factor de 3 ao ano.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
333
Lei de Nielsen
•
A lei de Nielsen prevê um crescimento na velocidade de acesso à
Internet na terminação do utilizador de cerca de 50% ao ano.
2005 – 2.3 Mbps
2010 – 17 Mbps
2015 – 129 Mbps
2020 – 980 Mbps
Fonte: http://connectedhome2go.com/2008/03/18/nielsens-law/
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
334
Fibra Óptica: A Solução
• Dentro de 3 a 5 anos débitos de 100 Mb/s no acesso será
algo trivial.
• Se as taxas de crescimento de tráfego se mantiveram serão
de esperar, daqui a 10 anos, débitos no acesso de 1 Gb/s.
• As tecnologias x-DSL, especialmente ADSL, estão a atingir
os limites: limitações de banda e assimetria.
• A solução está na generalização da utilização de fibra
óptica na rede de acesso.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
335
Arquitecturas de Rede
• Ponto-a-ponto (P2P)
Um porto OLT (conversão O/E+E/O) na central local por
cada cliente.
• Ponto-Multiponto (P2MP)
Um porto OLT na central por cada N clientes, com N
tipicamente entre 8 e 64.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
336
Arquitecturas de Rede(II)
• P2P
ONU/ONT
A ONU/ONT é um dispositivo que
termina a componente óptica do lado
do cliente. As ligações ao equipamento
deste é feita usando Ethernet sobre
par simétrico, x-DSL, ou cabo coaxial.
ONU/ONT
ONU/ONT
Central
Local
(OLT)
ONU/ONT
ONU: Optical Network Unit (designação IEEE)
ONT: Optical Network Terminal (designação ITU-T )
• P2MP
Ponto de
derivação
Central
Local (OLT)
© João Pires
ONU/ONT
ONU/ONT
Fibra de
alimentação
O ponto de derivação pode
ser activo ou passivo
ONU/ONT
A OLT (Optical Line Terminal)
proporciona uma interface
entre a componente óptica da
ONU/ONT rede e a rede do operador.
Pode incluir interfaces 1GbE,
10 GbE, STM-N (SDH).
Redes de Telecomunicações (10/11)
337
Ponto-a-Ponto
• Duas fibras (Ex: IEEE 802.3z 1000BASE-LX)
Uma fibra por cada direcção de transmissão (10 km @ 1 Gbps)
• Uma fibra (IEEE 802.3ah, 1000BASE-BX10-D e BX10-U)
Fonte: Cisco SFP
Optics forGigabit
Ethernet Applications
Norma
Tx _lambda
(nm)
Rx_lambda
(nm)
Débito (linha)
Distância
(km)
Potência Óptica
Tx (dBm)
1000 Base-BX10-D
1490
1310
1. 25 Gbps
10
-3 a -9
1000 Base-BX10-U
1310
1490
1. 25 Gbps
10
-3 a -9
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
338
Ponto-Multiponto
• Estrela Activa ( Ethernet Activa)
O ponto de derivação é um nó activo, normalmente um switch
Ethernet , que é usado para agregar tráfego proveniente de
diferentes ONUs/ONTs: Ethernet comutada+ ponto-a-ponto.
• Estrela Passiva (PON)
O ponto de derivação é passivo, ou seja é constituído por um
splitter/combinador óptico passivo: Passive Optical Network
(PON).
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
339
Soluções em Fibra (FTT-x)
•
Na arquitectura FTTH (fibre to the home) a fibra óptica vai até às
intalações do assinante, e deste modo a ONU realiza as funções da
NT( Network Termination).
•
Na arquitectura FTTC (Fibre To The Curb) ou FTTB (Fibre to the
Building) cada ONU serve entre 10 a 100 casas, ou edifício ( <300 m
do assinante). Neste caso há uma rede de distribuição adicional entre
a ONU e a NT, em cobre (par simétrico, ou par coaxial) ou via rádio.
•
A solução FTTCab ( Fibre To The Cabinet) a ONU está mais afastada
do assinante (<1.5 km), requerendo também uma rede de distribuição
adicional.
•
Outra arquitectura alternativa, designada rede óptica passiva ou PON
(Passive Optical Network), usa um repartidor óptico passivo para
dividir o sinal proveniente da OLT por várias ONUs.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
340
Perdas nas Curvas
•
Na presença de curvas a fibra óptica está sujeita a perdas radiativas.
Estas perdas podem ser significativas se o raio de curvatura for
inferior a poucos centímetros (cerca de 3 cm).
•
Este problema é importante nas soluções FTTH/FTTB e levou ao
desenvolvimento de fibras quase insensíveis às curvas, à custa do
aumento da complexidade da estrutura da fibra.
Fibra padrão
Fibra insensível
a curvas
© João Pires
Fonte: Ming-Jun Li,” Bend-insensitive optical fibers simplify fiber-to-thehome installations” , Optoelectronics & Optical Communications, 21 Abril
2008, SPIE .
Redes de Telecomunicações (10/11)
341
Vantagens das Fibras Insensíveis a Curvas
O desenvolvimento de fibras tolerantes a curvas permitiu reduzir a dimensão dos armários de
rua e veio facilitar significativamente a extensão da fibra óptica até à casa dos utilizadores.
Fonte: H. Kogelnik, OFC2008
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
342
Redes Ópticas Passivas para FTT-x
FTTEx
FTTCab/N
FTTC
FTTH/B
NT
Concentrador (UR)
Cobre
ADSL ( < 6 km )
8 Mbit/s@3 km
Central Local
ONU
NT
ONU
ADSL2+ ( <1.5 km )
24 Mbit/[email protected] km
ONU
OLT
VDSL1
( < 300 m )
NT
55 Mbit/[email protected] km
FTTEx: Fibre-to-the-Exchange
FTTCab/N: Fibre-to-the-Cabinet /Node
FTTC: Fibre-to-the-Curb
FTTB: Fibre-to-the-Building
FTTH: Fibre-to-the-Home
© João Pires
Fibra óptica
OLT: Optical Line Termination
ONT: Optical Network Termination
Redes de Telecomunicações (10/11)
100 Mbit/[email protected] km
VDSL2
ONT
343
Detalhes da FTTH
•
Redes de fibra num prédio
Caixa de terminação
Fibra insensível a
curvas
Caixa de distribuição
do andar
Conector
Cabo cabo vária dezenas
de fibras
Caixa de distribuição
do prédio
Fonte: Corning
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
344
Tipos de PONs
•
Como todos os ONUs partilham a mesma fibra de alimentação
e o mesmo porto na OLT, é necessário usar técnicas de
acesso múltiplo para evitar colisões na comunicação clientecentral.
•
TDM/PON: O acesso múltiplo opera no domínio do tempo
(TDMA: Time Division Multiple Access), ou seja não é permitido a
duas ONUs transmitirem no mesmo instante.
•
WDM/PON: O acesso múltiplo opera no domínio do
comprimento de onda (WDMA: Wavelength Division Multiple
Access), ou seja não é permitido a duas ONUs transmitirem no
mesmo comprimento de onda.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
345
PON vs P2P: dimensão das condutas
•
Exemplo: rede FTTH com 20 000 clientes (Fonte FT, Globecom 08)
•
Solução GPON com 1:64: 3 cabos de alimentação, cada cabo
com 144 fibras e com um diâmetro de 13.5 mm.
•
Solução P2P: 28 cabos, cada cabo com 720 fibras e com um
P2P
diâmetro de 25 mm.
PON
Cabo de
13.5 mm
A solução P2P requer uma
conduta com uma área cerca de
20 vezes superior à PON
Cabo de
25 mm
Sempre que o espaço disponível nas condutas seja um bem escasso a
solução a adoptar deverá ser a PON. Nos outros casos a P2P deverá ser
tida em conta no projecto.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
346
Arquitectura TDM-PON
•
A ligação descendente (OLT-ONU) é feita no comprimento de onda de
1490± 10 nm e a ascendente (ONU-OLT) no comprimento de onda de
1310 ±50 nm.
Receptor
Laser
Nó de
repartição
OLT
Laser
1310/1490 nm
mux/demux
ONU 1
As ONUs operam
ao débito de linha
agregado
1490 nm
Repartidor/
combinador
Receptor
Receptor
Laser
1310 nm
O comprimento de onda de 1.55 μm, também
é usado para soluções de vídeo “overlay”,
como seja por exemplo televisão em RF.
ONU k
A componente de rede
entre a OLT e ONU designase ODN (Optical
Distribution Network)
Receptor
ONU N
Laser
Max de 10 ou 20 km
•
As variantes da TDM-PON mais usadas são a GPON (Gigabit PON) e
EPON (Ethernet PON). A primeira opera a um débito de linha
agregado de 2.488/1.244 Gbps e a segunda a 1.25 /1.25 Gbps.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
347
Dimensionamento Físico da PON
•
Estrutura de uma PON
Conectores
Repartidor
óptico passivo
ONU
λa=1310 nm
1:N
OLT
λd=1490 nm
La
ONU
Ld
Na ONU e na OLT terão de se
usar duplexores de
comprimento de onda para
agregar/separar os
diferentes comprimentos de
onda.
ONU
•
Balanço de potências
Valor mínimo da
potência média emitida
Psmim ≥ Pr + Ms + α (La + Lmax
d ) + Ar + ΔPi (Dλ L) + Ax
Ar = 10 log10 ( N ) + Ad log 2 N
(dB)
Pr sensibilidade do receptor, Ms margem de funcionamento, Ax perdas extra (conectores, duplexores, etc.),
Ar perdas de derivação, ΔPi ( Dλ L) perdas devidas à dispersão, Ad perdas de inserção dos acopladores
Valor máximo da
potência média emitida
Psmax ≤ Psc − Msc + αLa + Ar + Ax
Psc potência de sobrecarga, Msc margem de funcionamento
para a potência máxima
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
348
Acopladores
•
O acoplador direccional é usado para combinar e derivar sinais nas
de
redes ópticas. Comprimento
acoplamento
Entrada 1
Saída 1
P
P
Entrada 2
P
1
P
4
Saída 2
2
3
P
C = 10 log 1
Parâmetros: Coeficiente de acoplamento:
P3
P1
A
10
log
=
d
Perdas em excesso:
P2 + P3
•
Combinando de modo apropriado acopladores direccionais é possível
construir repartidores ópticos passivos 1:N.
Repartidor óptico passivo 1x8:
P /8
o
P
o
P /8
o
P /8
o
Atenuação total do repartidor 1xN
At = log 2 N × Ad + 10 log( N )
P /8
o
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
349
Funções da OLT e ONU/ONT na EPON
•
Como acontece na generalidade das PONs a OLT funciona como o
controlador de rede.
•
Todas a comunicações têm lugar entre a OLT e as ONUs, ou seja não há
interacção directa entre as ONUs. Cada ONU é identificada pelo seu LLID
(Logical Link Identifier).
•
Funções da OLT:
Processo de descoberta: Verifica se uma nova ONU se juntou ou abandonou a rede.
Controlo de registo: Controla o registo das novas ONUs adicionadas à rede.
Gestão de banda: Atribui a cada ONU uma banda apropriada no canal ascendente.
Processo de alinhamento (ranging) e sincronismo: Calcula o atraso temporal entre
a OLT e cada ONU; gera mensagens de sincronismo (time-stamped) de modo a
garantir que as ONUs e a OLT tenham uma referência temporal comum.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
350
Arquitectura da EPON (P2MP)
A principal diferença entre a
EPON e a Ethernet P2P é a
presença da sub-camada
MPMC. Esta sub-camada é
responsável por executar
um protocolo de acesso
múltiplo que regula o acesso
das diferentes ONUs ao
canal ascendente.
A sub-camada PCS é responsável pela codificação 8B10B, como no caso da GbE. Isto implica que embora à EPON
corresponda um fluxo de informação bidireccional a 1 Gbit/s, a transmissão é feita no meio óptico a um débito de
símbolo de 1.25 Gbaud/s. Como opção, esta sub-camada também pode implementar um código do blocos RS(255,239).
A sub-camada PMA é responsável por converter um fluxo de bits paralelo proveniente da sub-camada PCS num fluxo
série.
A sub-camada PMD é responsável por definir as características ópticas do transceptor e pela ligação à fibra através
do MDI.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
351
Formato da Trama (IEEE 802.3)
•
A estrutura da trama EPON é idêntica à da Ethernet (IEEE 802.3),com
excepção do campos preâmbulo/SFD.
7
1
6
6
Preâmbulo
S
F
D
Endereço
de destino
Endereço
de fonte
8 bytes
0x5555 SLD
0x5555
2 bytes 1 byte 2 bytes
LLID
2 bytes
Modo
1 bit
•
CRC
1 byte
ID
15 bits
2
Compri
mento
/ Tipo
46-1500
Dados+
4 octetos
FCS
Enchimento (Pad)
O primeiro bit do campo LLID (Logical Link
Indentifier) é um bit que indica o modo como
o tráfego é enviado: difusão (1) ou unicast
(0). No processo de difusão a mesma trama
é enviada para todas as ONUs. Os 15 bits
restantes são capazes de suportar 32 768
diferentes ONUs lógicas.
A trama começa com o SLD (Start LLID delimiter), que é delimitado de
ambos os lados por 2 bytes com um padrão fixo. Segue-se o LLID e
um campo CRC para proteger os campos SLD e LLID.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
352
Protocolo MPCP
•
O protocolo MPCP (Multipoint Control Protocol) é usado pela EPON
para regular o fluxo de tráfego e foi desenvolvido pelo grupo
IEEE802.3ah. Usa dois tipos de mensagens REPORT/GRANT.
•
O MPCP é responsável por funções tais como auto-descoberta,
registo de ONUs, alinhamento para as novas ONUs adicionadas à
rede.
•
O MPCP proporciona ainda um plano de controlo para coordenar a
transmissão ascendente, o qual fiscaliza a ocupação das filas de
espera nas ONUs e atribui largura de banda para transmissão
ascendente a cada ONU em função dessa ocupação.
•
A atribuição da banda é feita usando um algoritmo DBA (Dynamic
Bandwidth Assigmnent), o qual usa as mensagens GATE (GRANT) e
REPORT.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
353
Operação da EPON (descendente)
•
No sentido descendente as tramas Ethernet transmitidas pelo OLT
passam através de um repartidor (splitter) 1:N e chegam a cada ONU.
•
Todas as tramas são difundidas pela OLT para todas as ONUs, as
quais extraiam as tramas que lhe são destinadas com base na
etiqueta LLID. Note-se que a LLID só está presente dentro de EPON.
Antes de enviar as tramas para o cliente a LLID é eliminada pela ONU.
3
2
2
1
1
ONU 1
0& LLID=1
0& LLID=3
Laser
OLT
3
2
1
2
3
2
1
2
2
2
ONU 2
Trama Ethernet
Repartidor (Splitter)
Óptico
© João Pires
3
2
1
Cada ONU extrai
a trama que lhe é
destinada usando
a etiqueta LLID ,
e rejeita todas as
outras tramas
recebidas.
3
2
ONU 3
Redes de Telecomunicações (10/11)
354
Operação da EPON (Ascendente)
•
No sentido ascendente há o problema da contenção. Duas tramas
que cheguem simultaneamente ao OLT colidem. Para ultrapassar
esse problema usa-se o protocolo MPCP.
•
Para sincronizar as diferentes ONUs o protocolo MPCP baseia-se
num esquema TDMA (Time Division Multiple Access) . Assim, a cada
ONU é alocado um time-slot, com capacidade para transportar várias
tramas Ethernet.
Os esquemas de alocação de time-slots podem ser
estáticos ou dinâmicos. Neste último caso a
dimensão do time-slot é ajustada em função da fila
de espera na ONU.
Laser
OLT
1
2
2
3 3 3
1
1
ONU 1
Trama Ethernet
2
2
2
2
ONU 2
0& LLID=1
Time-slot
0& LLID=2
Combinador
3 3 3
Todas as tramas enviadas por uma ONU devem
ser etiquetadas com o seu próprio LLID.
© João Pires
ONU 3
Redes de Telecomunicações (10/11)
3
3
3
Cada ONU armazena
em memória as tramas
recebidas dos
utilizadores até que o
seu time-slot chegue.
Nesta altura envia
todas as tramas
armazenadas em
rajada, à velocidada
máxima do canal. Se
não houver tramas em
número suficiente para
encher um time-slot
são enviados
caracteres de 10 bit
sem informação.
355
Algoritmo DBA
•
O conjunto dos N time-slots correspondentes aos N ONUs designa-se por
ciclo. A duração de um ciclo é denominada por T. A duração de cada timeslot (janela de transmissão) é variável, sendo atribuída pelo DBA em função
da ocupação das filas de espera da ONU.
Os time-slots estão organizados sequencialmente,
com um intervalo de guarda de modo a evitar colisões
na OLT devido a flutuações no RTT (round-trip time).
Este é dado por 2d/v, onde d é a distância entre a
OLT e a ONU e v é a velocidade de propagação na
fibra. Este tempo é calculado pela OLT através das
mensagens Report/Grant (Gate).
Na figura uma OLT atribui permissão Gate a uma
ONU logo após a recepção do seu Report. No ciclo
seguinte essa ONU já vai transmitir na janela de
transmissão atribuída pela OLT.
Fonte: João Santos,
TFC, IST, 2006
•
A cada ONU é atribuída uma janela de transmissão máxima de Wi, max (em
bytes). O tempo de ciclo máximo, correspondente a N ONUs, é dado por
Tmax =
© João Pires
8 × Wi , max
⎛
⎜⎜τ g +
D
i =1 ⎝
N
∑
⎞
⎟⎟
⎠
τg: intervalo de guarda (segundos),
D: Débito binário na linha
Redes de Telecomunicações (10/11)
356
Serviços e Arquitectura da GPON
•
•
•
A OLT serve como interface entre a PON e a rede do operador e suporta
diferentes tipos de tráfego, tais como:
– IP sobre Fast, Gibabit, ou 10 Gbit Ethernet:
– TDM sobre interfaces SDH;
– ATM UNI entre 155-622 Mb/s.
Por sua vez a ONT termina a PON e apresenta diferentes interfaces para o
utilizador que suportam voz (POTS), VoIP, Ethernet, etc.
A arquitectura da GPON é a seguinte:
Cliente ATM
Cliente TDM
Cliente GEM
Transmission convergence (TC) adaptation sub-layer
GPON TC framing sub-layer
Transmission
convergence
(TC) layer
GPON physical media dependent (PMD) layer
Qualquer tipo de tráfego dos clientes que não seja ATM ou TDM ( ex: Ethernet, IP, etc) é encapsulado em tramas GEM
(GPON encapsulation method). Estas tramas têm comprimento variável e permitem transportar no máximo 1500 bytes
de carga. Se houver necessidade de transportar pacotes de maior dimensão é necessário recorrer a fragmentação.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
357
Orçamento de Potência
Orçamento de potência para a GPON (descendente, 1490 nm)
considerando componentes de Classes B
Perdas dos componentes
OLT (saída do laser)
Saída/sensibilidade
/perdas
Margem de
potência (dB)
+7.0 dBm
ONT (sensibilidade do receptor)
- 21 dBm
Atenuação máxima permitida
28.0 dB
Perdas nos duplexores WDM (2 × 1.5 dB)
- 3.0 dB
25.0 dB
Perdas no splitter (1:32)
-16.5 dB
8.5 dB
Perdas na fibra (0.25 dB/km × 20 km)
- 5.0 dB
3.5 dB
Conectores ( 4 × 0. 25 dB)
-1.0dB
2.5 dB
Margem do
sistema
Notas:
1) Para o orçamento ascendente é necessário adicionar a penalidade associada ao facto do
receptor operar em “burst mode” (tipicamente 1 dB).
2) Se se usasse um splitter 1: 64 a atenuação por ele introduzida seria igual a 19. 9 dB (log10 64
+ 0.3 log2 64 ). A margem do sistema anterior não seria suficiente para compensar a atenuação
adicional ( 3.4 dB). Para suportar este factor de derivação seria então necessário usar óptica de
classe C.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
358
GPON vs EPON
GPON
EPON
Norma
ITU-T G984
IEEE 802.3ah
Débito de linha descendente
1244, 2448 Mb/s
1250 Mb/s (1 Gb/s Eth )
Débito de linha ascendente
155, 622, 1244, 2448 Mb/s
1250 Mb/s (1 Gb/s Eth)
Derivação máxima
1:64
1:32 ; 1:16 (típica)
Máximo alcance
10/20 km
10/20 km
Atenuação máxima
20/25/30 dB (Classe A, B, C) 20/24 dB (10, 20 km)
Eficiência média (ε)
≈ 93%
≈ 65-70%
Tráfego suportado
Ethernet, ATM, TDM
Ethernet
Débito médio por ONU
≈ 70 Mb/s @ 1:32 (ε=92%)
≈ 45 Mb/s @ 1:16 (ε=72%)
A eficiência refere-se à fracção do débito usada para transporte de dados. A menor eficiência da EPON
resulta de tempos de guarda maiores e um maior cabeçalho dedicada para correcção de erros e outras
funções (8B/10B). No cálculo do débito médio considerou-se um utilização completa e sem bloqueio da PON.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
359
Notas sobre XG-PON (10G-PON)
•
Espera-se que a norma esteja pronta no fim de 2010.
•
O débito descendente é cerca de 10 Gb/s, enquanto o débito
ascendente é de 2.5 Gb/s para a XG-PON1 (ou 10 Gb/s futuramente:
XG-PON2).
•
Deve haver compatibilidade com a G-PON e E-PON. Para garantir
essa compatibilidade pode-se ter o seguinte plano de lambdas:
XG-PON
1260
•
1280 1290
G-PON
1310
G-PON
1330
1480
1500
Video- RF
1530
1540
XG-PON
1570
1580
Lambda (nm)
A atenuação máxima suportada estará situada entre 28.5 e 31 dB,
para BER=10-12 .
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
360
10 GPON em Portugal
Fonte: Diário Económico
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
361
Soluções WDM-PON
•
Nas PON baseadas em WDM (Wavelength Division
Multiplexing) a cada ONU é atribuído um comprimento de onda
(lambda).
•
Tal como no caso do P2P cada ONU opera ao débito binário
individual (e não agregado) e a privacidade da ligação está
garantida sem necessidade de encriptação, como acontece na
TDM-PON.
•
As redes WDM-PON baseiam-se quer no DWDM (Dense-WDM),
quer no CWDM (Coarse-WDM).
•
As soluções DWDM operam na janela de 1550 nm e as
principais variantes são: 1) broadcast & select; 2) wavelength
routing
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
362
Arquitectura DWDM-PON:broadcast &
select
•
Na arquitectura broadcast & select a banda de lambdas usada é
difundida para todas as ONUs, para posteriormente cada ONU
seleccionar o seu lambda próprio usando um filtro óptico.
λ1, λ2, ........ λN,
Receptor
ONU 1
Laser
Nó de
repartição
OLT
λ1, λ2, ........ ,λN
λN+1, λ N+2 ..,λ 2N
Receptor
Repartidor/
combinador
A electrónica de cada
ONU opera ao débito
individual da ONU
•
Filtro
λ1, λ2, ........ λN,
Matriz de Lasers
Matriz de
Receptores
λN+1
ONU k
Laser
λN+k
λ1, λ2, ........ λN,
Receptor
ONU N
λ 2N
Laser
No sentido ascendente cada ONU emite no seu comprimento de onda
próprio, as quais são combinadas passivamente no nó de repartição.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
363
Arquitectura DWDM-PON:wavelength
routing
•
O derivador óptico é substituído por um encaminhador óptico tipo
AWG (Arrayed Waveguide Grating).
λ1
Receptor
ONU 1
Laser
Nó de
repartição
OLT
Matriz de Lasers
Matriz de
Receptores
λ1, λ2, ........ ,λN
AWG
Splitter
λk
Receptor
Repartidor/
combinador
λN+1, λ N+2 ..,λ 2N
combinador
Permite suportar mais de 80 lambdas o
que corresponde a mais de 40 ONUs,
com débitos individuais por ONU até 10
Gb/s
•
λN+1
ONU k
Laser
λN+k
λN,
Receptor
ONU N
λ 2N
Laser
O encaminhador envia os diferentes comprimentos de onda para os
diferentes ONUs. A utilização do AWG vai eliminar as perdas de
derivação da solução broadcast & select.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
364
CWDM-PON
•
Usa componentes de baixo custo com os lambdas espaçados de 20
nm. Na segunda e terceira janela (1280-1600 nm) só são suportados
16 canais, ou seja 8 ONUs
•
Exemplo de uma rede CWDM (Coarse-WDM) com 4 lambdas por cada
direcção e 10 Gb/s por canal (Fonte: T. Shih et al., “A 40 Gb/s bidirectional CWDMPON....”, OECC08)
m
10 km, 40 Gb/s
OLT
© João Pires
n
xx
3
1
WDM
WDM
m
Mulriplexer de
13xx /15XX
WDM
1310 nm
1550 nm
WDM
1330 nm
WDM
Redes de Telecomunicações (10/11)
1290 nm
1530 nm
WDM
Ponto de
repartição
1510 nm
WDM
WDM
CWDM
MUX
15
xx
n
WDM
CWDM
MUX
1290 nm
1310 nm
1330 nm
1350 nm
CWDM
MUX
1510 nm
1530 nm
1550 nm
1570 nm
CWDM
MUX
WDM
1570 nm
1350 nm
ONU
365
WDM-PON: Prós e Contras
Prós
•
Suporta todos os serviços (Ethernet, TDM, ATM, etc.) de modo
transparente.
•
Suporta débitos por ONU muito elevados (até 10 Gb/s).
Contras
•
Requer um número elevado de interfaces ópticas na OLT (16 no caso
do CWDM-PON, e várias dezenas no caso da DWDM-PON).
•
Requer interfaces ópticas coloridas na ONU, já que cada ONU
processa lambdas diferentes ( problema CAPEX/OPEX).
•
A variante DWDM requer lasers DFB muito estáveis devido ao
espaçamento entre canais ser reduzido e por isso muito caros.
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
366
WDM-PON: Cenários de Aplicação
•
A variante DWDM conduz a soluções muito caras, não
compatíveis com os requisitos de baixo custo da rede de
acesso.
•
A variante CWDM conduz a redes de dimensões reduzidas e
por isso de fraco interesse prático.
•
A WDM-PON não se afigura como alternativa viável, pelo
menos a curto prazo, para aplicações de acesso óptico
domésticas.
•
As redes híbridas metro-acesso são o cenário de aplicação
mais apropriado para as soluções WDM
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
367
Mercado FTTH/B por tecnologia (previsão
2011)
FTTH Market by Technology, Dec 2011
A tecnologia EPON
será dominante nos
países asiáticos.
23%
26%
A tecnologia GPON
será dominante nos
EU e Europa.
GPON
EPON
Other PON
Active
1%
50%
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
Fonte: Heavy Reading
report, FTTH Worldwide
Market & Technology
Forecast, 2006-2011, June
2006
368
Utilizadores por Tecnologia de Banda
Larga (Mundial)
Fonte: H. Kogelnick, “Perspectives on Optical Communications”, OFC 2008
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
369
FTTH/FTTB Panorama Internacional (2010)
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
370
Implementações FTTH/B na Europa
(2009)
© João Pires
Redes de Telecomunicações (10/11)
371
Download

Capítulo 7 - Técnico Lisboa