Redes EPON e GPON

Ethernet Passive Optical Netwwork EPON

Conforme dito anteriormente, o cons´orcio FSAN foi iniciado em 1995 e o engajamento para selecionar a tecnologia ATM era tanta que rapidamente se tornaria o padr˜ao univer- sal de transmiss˜ao de pacotes[1].Em 1997 o FSAN submeteu a proposta para padroniza¸c˜ao do BPON, e em 1998 foi formalmente ratificado pela ITU-T a partir da s´erie de recomen- da¸c˜oes G.983. Como o protocolo Ethernet tornou-se rapidamente o padr˜ao universal para redes de ´areas locais (LAN Local Area Network ) e (MAN Metro Area Networks), essa solu¸c˜ao se tornou bastante atraente para suportar redes de acesso.

18 Segundo [7], em janeiro de 2001, um novo grupo de estudo chamado Ethernet IEEE in the First Mile (EFM) foi iniciado para estender o protocolo Ethernet existente em ´areas de acesso do assinante. Sendo assim, o padr˜ao de redes PON Ponto a Multi Ponto(P2MP) sobre Ethernet, vindo a ser conhecido como Ethernet PON(EPON – Gigabit Ethernet PON), ganhou for¸ca rapidamente devido a sua capacidade de suporte de acesso ´otico completo com relaxamento maior para os requisitos de tempo e a capacidade de encapsular frames de tamanho vai´avel. Portanto, em junho de 2004 o IEEE ratificou o padr˜ao 802.3ah para apoiar as camadas f´ısicas e de enlace da rede de dados EPON [IEEE 802.3ah, 2004]. Desde o in´ıcio da cria¸c˜ao das redes EPON a ind´ustria demonstrou r´apido interesse, pois essa solu¸c˜ao simplifica significativamente a interoperabilidade com os equipamentos Ethernet MAN e WAN(Wide Area Network ) se comparado com a implementa¸c˜ao de redes BPON. O Padr˜ao 802.3ah especifica apenas uma pequena parte de um sistema EPON e encoraja a comunidade a enfrentar os desafios que passam omitidos no padr˜ao [26].

Gigabit Passive Optical Network GPON

O padr˜ao GPON foi uma evolu¸c˜ao da BPON definida segundo a norma ITU-T G.984. Impulsionou o aumento da largura de banda total e largura de banda eficaz, atrav´es da transmiss˜ao de pacotes maiores e/ou de tamanho vari´avel. A fragmenta¸c˜ao de pacotes, permite uma utiliza¸c˜ao eficiente do meio de transporte.

Os servi¸cos de voz e dados convergem e permite o transporte de m´ultiplos servi¸cos na sua forma nativa, TDM (Time Division Multiplexing). Suporta taxas de transmiss˜ao mais elevadas que as tecnologias anteriores, entre as quais, as mais comum: 1.2 Gbit/s no sentido upstream e 2.4 Gbit/s no sentido downstream. Permite a escolha do protocolo (ATM, Ethernet, GEM).

O uso do GEM (GPON Encapsulation Method ) permite um empacotamento muito eficaz do tr´afego do utilizador, pois faz segmenta¸c˜ao das frames para permitir maior qualidade de servi¸co (QoS) para tr´afego sens´ıvel a atrasos (voz e v´ıdeo)[1].

A seguran¸ca pode ser implementada atrav´es de v´arias t´ecnicas de encripta¸c˜ao, entre elas AES (Advanced Encryption Standard). Inclui mecanismos OAM (Operations, Administration and Maintenance) de rede.

Esta norma define a tecnologia que oferece a largura de banda e a qualidade de servi¸co (QoS) adequada aos clientes residenciais e ao pequeno com´ercio. S˜ao ainda supor-

tados alguns dos servi¸cos necess´arios para as grandes empresas.

No padr˜ao GPON existem diferentes fluxos de pacotes de dados e cada um corres- ponde a um comprimento de onda distinto. A gama de comprimentos de onda de funci- onamento para o canal de comunica¸c˜ao downstream ´e de 1480-1510 nm e de 1260-1360 para o canal de comunica¸c˜ao upstream. Um comprimento de onda adicional, situado na gama 1550-1560 nm pode ser utilizado, no sentido descendente, para distribui¸c˜ao de v´ıdeo RF. O split ratio pode variar de 8 a 128 (apesar do split ratio m´aximo a ser implementado na pr´atica ser de 64) e o alcance m´aximo ´e de 20km.

O padr˜ao ITU-T G.984

O Gigabit Passive Optical Network (G-PON) ´e definido pela ITU-T numa s´erie de reco- menda¸c˜oes G.984.n (sendo n=1,2,3,4,5,6) que definem as caracter´ısticas gerais de GPON, bem como as especifica¸c˜oes da camada f´ısica, da camada de convergˆencia de transmiss˜ao, especifica¸c˜ao da interface de controle e gest˜ao da termina¸c˜ao da rede ´otica (ONT, Optical Network Termination).

G.984.1 - (GPON): Caracter´ısticas gerais

Vis˜ao geral da tecnologia GPON onde se inclui a arquitectura da rede, interfaces, bit rates, alcance, split ratio e redundˆancia, entre outros t´opicos.

G.984.2 - (GPON): Especifica¸c˜ao da camada Physical Media Dependent (PMD) Especifica¸c˜oes ´oticas para a implementa¸c˜ao da GPON. Link Budgets associados a classes (A, B e C) est˜ao descritos, enquanto que as classes B+ e C+ est˜ao presentes na G.984.2 Amendment 1 e 2 respectivamente.

G.984.3 - (G-PON): Transmission Convergence Layer Specification

Especifica¸c˜oes para a camada de transporte da tecnologia: framing, upstream Time Di- vision Multiple Access (TDMA), Physical Layer OAM (PLOAM), Dynamic Bandwidth Allocation (DBA), activa¸c˜ao das Optical Network Unit (ONU), Forward Error Correction (FEC) e seguran¸ca. Essencial para fornecedores de software e hardware.

20 G.984.4 - (G-PON): ONT Management and Control Interface Specification (OMCI)

OMCI permite a gest˜ao e o controlo das interfaces da ONT e permite a associa¸c˜ao com as ONT, atribuindo a este conjunto (que ´e visto como entidade ´unica) um endere¸co IP. G.984.4 - Guia do utilIizador para ITU-T Rec. G.984.4

G.984.5 - Enhancement band for gigabit capable optical access networks Especifica a largura de banda ´otica para transmiss˜ao de v´ıdeo RF e compatibilidade com servi¸cos de nova gera¸c˜ao.

G.984.6 - (GPON): Reach extension

Especifica¸c˜oes para active Mid-Span extenders que permitem um alcance adicional nas redes GPON. Sem qualquer altera¸c˜ao nas implementa¸c˜oes das ONT, pela adi¸c˜ao de novos equipamentos (regeneradores ´otico-el´ectrico-´otico ou amplificadores ´oticos), ´e oferecido um alcance de 60km numa rede GPON.

G.984.7 - (GPON): Long reach Mecanismos de Transmiss˜ao

Na GPON existem trˆes fluxos de informa¸c˜ao transmitidos e cada um corresponde a um comprimento de onda distinto. A gama de comprimentos de onda de funcionamento ´e: 1480-1510 nm para o sentido descendente e 1260-1360 para o ascendente. Caso seja transmitido sinal de v´ıdeo, este ´e transmitido num comprimento de onda adicional, na gama 1550-1560 nm em sentido descendente.

Canal de Comunica¸c˜ao no Sentido Descendente

O sistema de transmiss˜ao no canal de sentido descendente desta tecnologia ´e base- ado em TDM. O sinal enviado a partir da OLT, vai ter um time slot dedicado, um per´ıodo de tempo no qual a informa¸c˜ao pode ser transmitida para o canal. Este sinal entra na rede e ´e enviado em broadcast. Depois de percorrer a rede de distribui¸c˜ao, o sinal chega `

a ONT instalada no terminal do utilizador.

Cada ONT, de cada utilizador diferente, identifica e separa o tr´afego que lhe ´e destinado. Os dados, que s˜ao encriptados para conferir seguran¸ca na informa¸c˜ao enviada, s˜ao apenas entregues aos clientes que os requerem.

Existe QoS, o que quer dizer que os clientes podem ser separados por classes, po- dendo efectivamente ser fornecida uma maior percentagem da LB aos clientes priorit´arios.

Canal de Comunica¸c˜ao no Sentido Ascendente

A comunica¸c˜ao no sentido ascendente baseia-se no mecanismo de acesso m´ultiplo ao meio: TDMA (Time Division Multiple Access). Neste sentido o tr´afego vai ser enviado a partir de cada ONT (terminal do utilizador) e recebido na OLT.