Redes Ópticas

REDE ÓPTICA: USO DE GPON NO SERVIÇO DE BANDA LARGA

Islâne da Silva Gomes

Universidade do Estado do Rio Grande do Norte (UERN)

Núcleo Avançado de Ensino Superior de Santa Cruz/RN.

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Abstract. This article focuses on the presentation of concepts Optical Network: active and passive, giving greater importance to the use of Gigabit Passive Optical Network (GPON) in broadband service.

Resumo. Este artigo tem como foco apresentar conceitos sobre Rede Óptica: ativa e passiva, dando maior importância ao uso de Gigabit Passive Optical Network (GPON) no serviço de banda larga.

1. Introdução

Os sistemas de comunicações vêm cada vez mais utilizando novas tecnologias as quais possibilitam diversas facilidades na criação das redes de comunicações. Assim podemos citar as redes de fibras ópticas, que possui largura de banda ilimitada, permitindo uma alta taxa de velocidade no meio de comunicação para transmissão de dados Metropolitan Area Network (MANs) e Wide Area Network (WANs) [FERREIRA; SILVA, 2011]. A arquitetura ponto-a-ponto e a ponto-multiponto formam as duas categorias de redes óptica. Na arquitetura ponto-multiponto uma fibra pode ser compartilhada até um nó remoto (Remote Node – RN) por diversos usuários. O RN pode ser classificado como ativo ou passivo [FERREIRA; SILVA, 2011], já na topologia física ponto-a-ponto, o número de fibras é igual ao número de usuários, o que dificulta a instalação e manutenção, sendo assim, torna-se inadequado para desenvolvimento em massa [CARVALHO, 2002].

Quando o nó remoto necessita suprimento de energia, é classificado como rede óptica ativa (Active Optical Network – AON), quando o nó não necessita de energia, classifica-se como rede óptica passiva (Passive Optical Network – PON) [FERREIRA; SILVA, 2011]. 

As PONs foram desenvolvidas na década de 80, sendo um método financeiramente viável para prover telefonia a empresas. São precisamente mais vantajosas do que as AONs, quando se trata de termos de instalações, operações e manutenções na rede [STERN, 1988].

A solução de acesso mais utilizado nos dias de hoje são as redes PONs, porque elas são baseadas em multiplexação por divisão no tempo (Time Division Multiplexing – TDM-PON), na qual tem uma combinação com a alta capacidade por meios das fibras ópticas em relação ao baixo custo na instalação e na manutenção [FERREIRA, SILVA]. Essas redes PONs, são compostas por algumas arquiteturas como a BPON (Broadband Passive Network), APON, EPON (Ethernet Passive Network) e GPON (Gigabit Passive Optical Network) [AZEVEDO; CASTRO, 2013].

Neste contexto, surge a comunicação através de banda larga fazendo uso de GPON e a importância de levantar discutir sobre essa área de pesquisa, bem como enfatizar os conceitos sobre ela.

        Dessa forma esse artigo tem como objetivo abordar alguns conceitos e discorrer sobre o uso de GPON em banda larga, dando maior atenção ao funcionamento de GPON.

         Este artigo divide-se em 5 seções, a seção 2 trata das redes ópticas. A seção 3 apresenta a Redes GPON. A seção 4 mostra Serviços Banda Larga: Uso de GPON. A seção 5 apresenta a conclusão.

2. Redes Ópticas

A rede óptica (ON - Optical Network), é uma rede onde a interface utilizador-rede (UNI - User-to-Network Interface) é óptica e as informações transmitidas entre elas não sofrem conversões eletro-ópticas [CARVALHO, 2002]. As fibras ópticas devido a sua alta largura de banda, é capaz te atender o aumento dessa demanda nas redes de acesso [FERREIRA, SILVA].

A arquitetura de Rede Ponto-a-Ponto necessita de uma fibra óptica para cada equipamento de campo para fazer a conexão com a central, conforme mostra a Figura 1.

[pic 1]

Figura 1 – Arquitetura de redes ponto-a-ponto

Fonte: AZEVEDO; CASTRO, 2015

A arquitetura ponto-a-ponto vai ter um custo bastante alto na parte física, já que o total de fibra será igual ao número de usuários.

A arquitetura de Rede Ponto-Multiponto com uma fibra óptica é possível atender vários equipamentos, de forma compartilhada, conforme mostra a figura 2.

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Figura 2 – Arquitetura de Rede Ponto-multiponto.

Fonte: AZEVEDO; CASTRO, 2015

As redes ponto-multiponto podem ser divididas em duas redes: a rede óptica ativa e passiva, que será discutida na próxima seção.

2.1 Redes Ópticas Ativas x Passivas  

De acordo com a classificação do RN, que pode ser classificado como ativo ou passivo, em [AZEVEDO; CASTRO, 2013] a rede óptica ativa (Active Optical Network – AON) é classificada como uma rede que precisa do suprimento de energia, já a rede óptica passiva (Passive Optical Network – PON), não requer este tipo de suprimento.

A PON foi desenvolvida na década de 2000 e se trata de uma rede para transmitir sinais digitais usando como meio físico a fibra óptica [MING,2015].  Esta rede é composta pela topologia estrela, e a rede ponto-multiponto possuindo apenas componentes óticos passivos entre o Terminal de Linhas Ótica (Optical Line Terminal – OLT) e a Unidade de Rede Ótica (Optical Network Unit – ONU) [AZEVEDO; CASTRO, 2013]. São compostas por fibras ópticas, diversos sistemas e dispositivos ópticos, como ONUs, OLTs, filtros, divisores passivos e lasers [FERREIRA, SILVA].

[pic 3]

Figura 3 - Estrutura de uma rede óptica passiva, numa topologia em árvore.

Fonte: AZEVEDO; CASTRO, 2015

O OLT está localizado na central, constituindo-se em porta de enlace entre a rede de acesso e a rede metropolitana. Já a Organização das Nações Unidas (ONU) fornece acesso aos usuários concentrando o tráfego até que possa transmiti-los [FERREIRA, SILVA, 2011].

Comparativo das redes ópticas passiva e ativa (tabela 1).

Característica	Rede Óptica Ativa	Rede Óptica Passiva
Número de fibras óticas	Grande	Pequeno (porém com custo adicional dos splitter)
Transceptores óticos	Maior quantidade, com maior consumo maior de energia e espaço físico	Menor quantidade, reduzindo consumo com energia e espaço físico
Potência dos transceptores Óticos	Baixa potência	Alta potência, por conta da perda de potência do sinal ótica causada pelo(s) splitter(s)
Largura de banda	Dedicada	Alta potência, por conta da perda de potência do sinal ótica causada pelo(s) splitter(s)
Pontos de concentração	Ativos gerando custo com energia, climatização e manutenção	Passivos, zerando custo com energia e reduzindo custo com manutenção

Tabela 1 – Quadro comparativo de rede ópticas ativa e rede óptica passiva