Rede GPON Como Solução De Ultima Milha

Rede GPON para atendimento a ultima milha

1. INTRODUÇÃO

A demanda por aplicações e serviços media-rich, tais como: computação em nuvem (cloud computing), vídeo sob demanda (VoD), videoconferência, transferência de imagens de alta resolução, televisão de alta definição (HDTV) e jogos online multiusuário, é crescente. Os provedores de serviço tem o desafio de disponibilizar de forma efetiva nas residências especialmente condomínios , hotéis e aplicações SOHO, larguras de banda simétricas da ordem de 100 Mbps ou até 1 Gbps, uma vez que as redes de acesso atuais, baseadas na tecnologia DSL (Digital Subscriber Line) em par metálico estão limitadas a no máximo 10Mbps, e até a solução híbrida fibra-cabo coaxial (HFC – Hybrid Fiber-Coax) embora de maior capacidade, não atingem efetivamente a marca de100 Mbps.

Um estudo da Cisco Virtual Networking Index (VNI) revela/indica que o tráfego global de Internet deverá quadruplicar no período 2011-2016, sendo 90% do tráfego utilizando a solução vídeo sobre IP (video over IP) [ref].

Atualmente, redes ópticas passivas (PONs) são consideradas a mais promissora solução de acesso em banda larga para atendimento a chamada rede de ultima milha, pela grande largura de banda oferecida, baixos custos de instalação e manutenção, e facilidade de upgrade. O crescimento e o amadurecimento dessa tecnologia são notáveis: em 2011, ao redor do mundo, já eram em torno de 70 milhões de assinantes e 300 milhões com cabeamento óptico (premises passed) [FTTH Council, 2012].

A maior parte de PONs instaladas no mundo tem arquitetura ponto-multiponto (P2MP), com topologia em árvore: um terminal de linha óptico (OLT – Optical Line Terminal), na central, é conectado a múltiplos terminais de rede ópticos (ONT – Optical Network Terminal), nas imediações do usuário, através de uma rede de distribuição óptica (ODN – Optical Distribution Network) composta exclusivamente de fibras ópticas e divisores passivos. O controle de acesso ao meio é baseado em múltiplo acesso por divisão de tempo (TDMA), daí a denominação TDM-PON. Dois principais padrões são adotados: GPON (Giga PON) e EPON (Ethernet PON), com diferentes características de taxa agregada de linha, eficiência de protocolo TDMA, balanço de potência entre a OLT e as ONTs e custos. O padrão GPON é a principal escolha na América do Norte, Europa, e também no Brasil. O padrão EPON ainda é adotado, principalmente, na Ásia. Estudos mostram que a tecnologia GPON deverá prevalecer sobre as demais, pela capacidade, eficiência e flexibilidade.

Atualmente, as redes de transporte, que interligam estações backbone aos pontos de presença (PoP) destas empresas, conhecidas como MAN (Metropolitan Area Network), operam com altas taxas de transmissão, da ordem de 100 Gbps. Entretanto, há urgência no aumento da capacidade das redes de acesso de ultima milha, de forma a permitir que as mesmas disponibilizem aos seus usuários serviços multimídia, e neste sentido as redes PON se apresentam como uma das melhores soluções.

O Brasil recentemente sediou grandiosos eventos incluindo a Copa das Confederações, Olimpíada Militar, Jornada Mundial da Juventude, Rock in Rio e a Copa do Mundo em 2014 e se prepara para transmitir ao mundo os Jogos Olímpicos em 2016.

Para que eventos deste tipo sejam realizados com a qualidade e disponibilidade exigidos, é necessário que as operadoras dos serviços de telecomunicações garantam a capilaridade da rede com constante ampliação de sua capacidade, o que só pode ser obtido com a sistemática utilização de novas tecnologias.

Este trabalho tem como objetivo de analisar os parâmetros envolvidos na elaboração e implantação de uma rede GPON aplicável a qualquer operadora de telecomunicações, e está organizado da seguinte maneira: na Seção 2, é apresentada uma visão geral de uma rede típica de uma operadora de telecomunicações e, em seguida, é descrita a topologia de um projeto básico de uma rede GPON. Na Seção 3, são apresentados os testes de campo recomendados para avaliação do desempenho da rede incluindo seus valores de referencia dos quais se destacam a perda de quadros e a latência. Na Seção 4, tomando-se por referencia os preços de lista de fornecedores[ ref], os custos de investimento (CAPEX) e de operação (OPEX) da tecnologia GPON são comparados com os de alternativas de solução para a rede de acesso. De um modo geral, constatou-se que a solução GPON é viável, técnica e financeiramente, considerando o mercado residencial e SOHO (Small Office/Home Office). Por fim, na Seção 5, as conclusões do trabalho são apresentadas.

2. TOPOLOGIAS DAS REDES

2.1 Visão Geral de uma rede de Telecomunicações

A Figura 1 mostra uma visão geral e esquemática de uma rede de telecomunicações tipica: à esquerda, as redes de transporte, que conectam os backbones de dados (IP) e de voz (PSTN) aos pontos de presença; à direita, as várias redes de acesso aos usuários historicamente empregados e também incluindo as recentes redes GPON.

A rede de transporte é constituída, em sua maioria, de redes ópticas SDH, configuradas em anel ou em malha, cujas interligações óticas podem ser implementadas através de enlaces de fibras dedicadas ou de fibras compartilhadas em função da utilização da técnica DWDM.

Redes estatísticas Metro-Ethernet de alta capacidade, normalmente configuradas em anel, também são utilizadas e, mais recentemente, as redes de transporte óptico (OTN), que podem ser consideradas como sucessoras das redes SDH, também sobre fibras dedicadas ou compartilhadas com o uso do DWDM.

Os pontos de presença indicados na figura são estrategicamente distribuídos ao longo de toda a planta geográfica da operadora, de forma a atender aos requisitos de distancia impostos por cada tipo de tecnologia empregada. Neste sentido, é fundamental para as operadoras, que estas tecnologias de redes não apresentem grandes discrepâncias em relação ao limite de cobertura.

Com relação à capacidade das redes, tradicionalmente, as redes de acesso operavam com redes determinísticas que usam hierarquias digitais PDH e SDH em uma das seguintes configurações: em redes metálicas, limitadas a 2 Mbps (circuito E1); em redes ópticas com modens de até 16 x E1; em enlaces de micro-ondas de alta capacidade (8 x 155 Mbps) ou via satélite (n x 34 Mbps limitados a 155 Mbps por transponder de 72 MHz de banda); em anéis ópticos SDH de nova geração (SDH NG), com interfaces e mapeamento de circuitos compatíveis com o padrão Ethernet.

Gradativamente,