Redes Ópticas Direitos reservados Blue Sky Consulting Felipe Rudge Barbosa [email protected]http://www.dsif.fee.unicamp.br/~rudge/ Felipe Rudge Barbosa Felipe Rudge Barbosa rudge@ rudge@dsif dsif.fee.unicamp. .fee.unicamp. br br http http://www. ://www. dsif dsif.fee.unicamp. .fee.unicamp. br br /~rudge/ /~rudge/ Redes Ópticas Metro-Acesso =Parte 1= Maio 2019 Redes Redes Ó pticas pticas Metro Metro- Acesso Acesso =Parte 1= =Parte 1= Maio 2019 Maio 2019 Redes Ópticas Direitos reservados Blue Sky Consulting Redes Ópticas de Acesso Redes Metropolitanas (distribuiçao/acesso) Redes Locais Redes FTTX Redes HFC (hibridas) Redes WDM Redes de Alta Agregação e Alta Capacidade Metropolitanas (tronco) Longa Distancia (tronco) Sum Sumá rio rio
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Redes Redes ÓÓpticas Redes Ópticas MetroMetro -Acesso Metro …rudge/pdf/IE309-d1... · 2019. 5. 15. · Redes Ópticas Direitos reservados Blue Sky Consulting Enlaces Acesso ~20
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Natureza & ExtensNatureza & Extensãão o MetroMetro--AcessoAcesso
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Capacidade & Alcance Capacidade & Alcance
Redes Óticas (resumo)
Distancia/Alcance (enlaces)
Capacidade (enlaces)
Metro-Acesso
(distribuiçao)
= até 20-30 km
(típico)
= 1 a 10Gb/s (cada λ )
WDM ~ 10-20 (fixo)
Metro-Tronco
(backbone)
= 30-60 km 40-100 Gb/s (cada λ )
WDM ≈20 (reconfiguravel)
Longa Distancia
(interurbano)
(nacional e intl.)
100-500 km
> 1000 km
40-100 Gb/s (cada λ )
WDM >20 (reconfiguravel)
20172017
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� Conceitos Básicos; Definições
� Arquiteturas e Padronização;
� Gpon-Epon; Brasil e mundo;
� Protocolos de Acesso Óptico
� WDM no acesso;
� Redes HFC;
� Produtos e Experimentos.
Redes Redes ÓÓpticas de Acesso pticas de Acesso
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Rede Óptica de Acesso (alta capacidade):
• O que é uma Rede de Acesso?(qual o tamanho?)☺ É essencialmente a Rede Local, que com advento de fibras e
wirelessse estende na região Metropolitana(Metro-Acesso); ☺ mas pode se estender atébem longe(áreas rurais; pequenas cidades,
mega-cidades;;); distancias até 20km é um bom número...
• Definição: ☺ É a rede que interconecta os Usuários finais(entre si e à Central de
Serviços(comutada ou roteada)]; (pequenos e medios)☺ Redes corporativas e grandes usuarios não!
☺ divide-se em sub-redes; � Rede Ótica Primária (transporte multiplexado) � Rede Secundária (acesso individual; ou quase...); � Rede Passiva (PON) ;� rede secundaria pode ser cabeadaou wireless! .
...(cont.) >>> ...(cont.) >>>
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• O que éAlta Capacidadeno Acesso ? ☺ disponibilização de banda passante no usuário:
(no pontofinal ~ 2-10 Mb/s, ou mais...). � evolução: anos [1970=64k, analógico]; [1990=256k]; [>2000= >2M];� hoje podechegar a 30-100Mb (ou mais, ...); FTTH/U ou HFC ;
=> a => a evoluevoluççao ao do trdo trááfegofegopassa por passa por evoluevoluççao tecnologicaao tecnologicae e absorabsorççao mercadologicaao mercadologica
realizadorealizado
Fonte: IGI Fonte: IGI -- IntlIntl. . GatekpGatekp
20112011--1212
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Redes de AcessoEvolução de Tráfego Total Fonte: IGI Fonte: IGI -- IntlIntl. . GatekpGatekp
20112011--1212
=> dois => dois MilhMilhõõesesTerabyteTerabyte/m/mêês s
crisecrisefinanceirafinanceiramundialmundial
realizadorealizado
=defs. adiante>>
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AAA traffic = All Metro-Access networks require secure and efficient provision of Authentication Authorization and Accounting(AAA) services, which forms the backbone of service administrationincluding the mechanism to decide what services a user can access, at what Quality of Service (QoS) and how much to bill them.
Dial-up = acesso discado;
HS traffic = high speed. (banda-larga)
Redes de AcessoEvolução de Tráfego Total
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Lightwave Staff (Dec. 2017)• Verizon Communications Inc. (NYSE, NASDAQ: VZ) has a purchase agreement
with Corning Inc. (NYSE: GLW) for the supply offiber-optic cable andassociated hardwareto support its wireless broadband networks.
• Starting next year,Verizon will buy up to 20 million km of fiber each yearthrough 2020. They will use the fiber as part of its efforts to create an optical infrastructure to improve its 4G LTE coverage, accelerate its 5G deployments,and support the delivery ofhigh-speed broadband to residential andbusiness customers.
EXFO -- FTTA = fiber to the antenna(video) [Set.2015] >> >>
• http://www.exfo.com/ftta-to-z • Fiber-to-the-antenna (FTTA) is being deployed every day, everywhere. But take
a glimpse into the day-to-day of today’s telecom daredevils: the tower climberswho are taking fiber to the top.!!
Redes de AcessoEvolução de Tráfego Total
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Redes Ópticas de Acesso(Telecom & Dados)
Redes Redes ÓÓpticas de Acessopticas de Acesso((TelecomTelecom & Dados& Dados))
• Padrões ITU-T � Soluções incluindo PDH, SDH, telefonia, e serviços
banda-larga (IP) ; � Convergência fibra-wireless não faz parte,... embora hoje
Arquitetura e EvoluçãoRede Óptica Digital de Acesso
>hoje ONU=ONT>hoje ONU=ONT
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Definições
� FTTH/U - fiber to the home/user: (1:1) esta é hoje a solução integrada de fibra ao assinante, residencial ou não. (A idéia original de meados-anos 90, FTTH - fibra na residência não foi econômica/te interessante durante mais de uma década; hoje já se tem disponível em todo mundo FTTH).
� FTTB - fiber to the building: (1:10)esta ainda é a mais usada solução para assinantes de médio-grande porte (empresas) e em condomínios comerciais e residenciais de alta renda.
� FTTC - fiber to the curb: (1:100) fibra até a calçada, significando que a fibra vai até um nó da rede, pequeno, localizado em armárioóptico(sem comutação). Condomínios de média-alta renda, comerciais ou residenciais. Comunidades rurais (remotas).
Arquitetura e EvoluçãoRede Óptica Digital de Acesso
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Definições (cont.)
� FTTEx/Cab - fiber to the exchange/cabinet: (1:1000) fibra até central remota/distribuida (armário ótico de distribuição comcomutação*);
difere FTTC pela abrangencia, e pode incluir comutação e roteamento.
� FTTA - fiber to the antenna: (new!) fibra até ERB; conexão fibra ótica/celular móvel (wireless). Esta pode ser considerada a solução realmente do futuro (começando agora), em banda larga, usuários 4G (e 5G...):
– Atenntion:notar que g.987 é a mesma(!!)EPON-10Ge XG-PON]
Redes Ópticas de Acesso –BPON - GPON - EPON
FamíliasBPON-GPONcomeçaram final década de 1990; e não param mais...
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Redes Ópticas de Acesso –BPON -- GPON
� ITU-T Recomm. G.983.1-- Broadband optical access systems based on Passive Optical Networks (B-PON)[Jan.2005] (revista) – This Recommendation is to describe flexible access networksusing optical
fibre technology. The focus is on a network to support serviceswith a bandwidth requirementto include video and distributive services.,
– This Recommendation concentrates on issues relating to ATM over apassive optical network, other solutions are not precluded;
– This Recommendation is part of the G.983.x series. The other components of this series:
• G.983.2 (2002), ONT management and control interface for B-PON;
• G.983.3 (2001), Broadband optical access system with increased service capability by wavelength allocation;
• G.983.4 (2001), Broadband optical access system with increased service capability using dynamic bandwidth assignment (DBA);
• G.983.5 (2002), Broadband optical access system with enhanced survivability;
– This Recommendation proposes the general characteristics for BPON based on operators' service requirements;
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• 8.2.1 Digital signal nominal bit rate• The transmission line rate should be a multiple of 8 kHz. BPON
systems will have nominal line rates (downstream/upstream) of:
Minimum side mode suppression ratio dB - 30 - 30ONU Receiver
Receiver reflectance dB less than -20 less than -20Bit error ratio - less than 10-10 less than 10-10
Minimum sensitivity Class B/C dBm -28/-33 -28/-33Minimum overload Class B/C dBm -6/-11 -7/-12
Consecutive identical digit immunity bit more than 72 more than 72Jitter transfer - Figure 8 Figure 8
Jitter tolerance - Figure 9 Figure 9Jitter generation in 1.3MHz bandwidth UI RMS 0.02 0.02Tolerance to the reflected optical power dB less than 10 less than 10
ITU-T G.983.1(1998)
Nova ITU-T G.983.1Jan. 2005 (p.15-19)
Para uso profissionalrecomenda-se verificar osoriginais g.983.x e g.984.x
Back Back to to the futurethe future... ...
Esta tabela tem e mantémparametros relevantes
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UpstreamTable 4-Up-155, Optical interface parameters of 155Mbit/s upstream direction
Items Unit Single Fibre Dual FibreONU Transmitter
Nominal bit rate Mbit/s 155.52 155.52
Operating wavelength nm 1260 - 1360 1260 - 1360
Line code - Scrambled NRZ Scrambled NRZ
Mask of the transmitter eye diagram - Figure 7 Figure 7
Transmitter reflectance dB less than -6 less than -6
minimum ORL of ODN at point S dB more than 32 more than 32
Mean launched power MIN Class B/C dBm -4/-2 -4/-2
Mean launched power MAX Class B/C dBm +2/+4 +1/+3
Launched optical power without input to thetransmitter
dBm less than Minsensitivity -10
less than Minsensitivity -10
Extinction ratio dB more than 10 more than 10
Tolerance to the transmitter incident lightpower
dB more than -15 more than -15
Nominal source type - MLM SLM MLM SLM
Maximum RMS width nm 5.8 - 5.8 -
Maximum -20dB width nm - 1 - 1
Minimum side mode suppression ratio dB - 30 - 30
OLT Receiver
Receiver reflectance dB less than -20 less than -20
Bit error ratio - less than 10-10 less than 10-10
Minimum sensitivity Class B/C dBm -30/-33 -30/-33
Minimum overload Class B/C dBm -8/-11 -9/-12
Consecutive identical digit immunity bit more than 72 more than 72
Tolerance to the reflected optical power dB less than 10 less than 10
Requisitos da Rede PON(camada dependente do meio)
Esta tabela tem e mantémparametros relevantes
Para uso profissionalrecomenda-se verificar osoriginais g.983.x e g.984.x
ITU-T G.983.1(1998)
Nova ITU-T G.983.1Jan. 2005 (p.15-19)
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1:321:64
1,5 um
1,3 um
Receiver
Low-costlaser
Receiver
Low-costlaser
Splitter“colorless”(passivo)
OLT ONU/ONT
Splitter WDM
Arquitetura da Rede –GPON-BPON -WDMOLT - ODN - ONU/ONT
ODN
Rede Rede PublicaPublica((multimulti--
serviserviçços) os)
1.5umDFB laser
Burst-modereceiver
Inte
rfac
esIn
terf
aces
=> a => a OLTOLT tem tem conexao conexao de de alta capacidadealta capacidadecom a Rede de Servicom a Rede de Serviçços, pois agregaos, pois agregao trafego dos usuo trafego dos usuáários; o rios; o burstburst--mode receivermode receivertem a tem a mesma taxa de bitmesma taxa de bitdas das ONUsONUs. .
UsuUsuáários rios (servi(serviçços) os)
SSóóAltas Altas Taxas Taxas 'Baixas'
Taxas
Altas /e/Baixas Taxas
MuxMux//DemuxDemux
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Ref.: ITU-T, G.983 (B-PON, Jan.2005)
S/Re R/Ssão pontos desend/receiveconforme
se está no sentido OLT-ONU (dwn)ou ONU-OLT (up)
dwn
up
Rede PON(configuração de referencia)
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Arquitetura da Rede de Acesso –OLT – Head-end
dwnstrdwnstr..
ODNODN RedeGeral
Serviços
RedeRedeGeral Geral
ServiServiççososRedeUsuarioRedeRede
UsuarioUsuario
......
(optional!)
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5.6 Optical Distribution Network functional block• In general, the Optical Distribution Network (ODN)provides the optical transmission
medium for the physical connectionof theONUsto theOLTs.
• IndividualODNsmay becombined and extendedthrough the use ofoptical amplifiers(see ITU-T Rec. G.982).
8 Logical reachLogical reach is the maximum distance between ONU/ONT andOLT except for thelimitation of the physical layer. In GPON, themaximum logical reach is defined as 60 km.9 Physical reachPhysical reach is the maximum physical distance between the ONU/ONT and the OLT. In GPON, two options are defined for the physical reach: 10 km and 20 km. It is assumed that 10 km is the maximum distance for FP-LD to be used in the ONU for highbit rates such as 1.25 Gbit/s or above.10 Differential fibre distanceIn GPON, themaximum differential fibre distance is 20 km. This affects the size of theranging window and provides compliance with [ITU-T G.983.1].12 Split ratioThe larger the split ratio is for GPON, the more attractive it is for operators. However, a larger split ratio implies greater optical splitting, which creates the need for anincreased power budgetto support the physical reach.Split ratios of up to 1:64 are realistic for the physical layer, given current technology.Anticipating the continued evolution of optical modules, the TC layer must consider splitratios up to 1:128.
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� ITU-T Recomm. G.984.1- Gigabit-capable Passive Optical Networks (G-PON): General characteristics – [Mar.2008] (in force!)
– This Recommendation describes a flexibleoptical fibre access networkcapable of supporting the bandwidth requirements of business and residentialservices;
– downstreamdirection : systems with line rates 1.2 Gb/s and 2.4 Gb/s; – upstream direction :: 1.2 Gb/s and 2.4 Gb/s ;
=> Symmetrical and Asymmetrical (upstream/downstream) Gigabit-capable Passive Optical Network (GPON) systems are described.
– As much as possible, this Recommendation maintains characteristics from ITU-T G.983.x- series. This is to promote backward-compatibilitywith existing optical distribution networks (ODNs) that complies with those Recommendations (with revisions in force);
– This Recommendation proposes the general characteristics for GPON based on operators' service requirements;
Redes Ópticas de Acesso –BPON => GPON
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g.987- XG-PON -10Gb/s capable GPON (Jan.2010)Scope� This Recommendation addresses the general requirements of 10-Gigabit-capablepassive
optical networks (XG-PON) systems, in order to guide and motivate the physical layer and the transmission convergence layer specifications.
� The general requirementsinclude examples of services, user network interfaces(UNIs) and service node interfaces(SNIs), as well as the principal deployment configurationsthat arerequested by network operators. This Recommendation includes the system and operational requirements to meet the needs of supporting various business and residential applications.
� As much as possible, this Recommendation maintains characteristics from[ITU-T G.982],and the [ITU-T G.983.x], and [ITU-T G.984.x] series of Recommendations. This is topromote backward compatibility with existing optical distribution networks(ODN) that comply with those Recommendations.
� Furthermore, this Recommendation provides a mechanism that enables seamless subscriber migration from Gigabit PON (Generic term to represent both G-PON and GE-PON) to XG-PON using the wavelength division multiplexing (WDM) defined in [ITU-T G.984.x].
� There aretwo flavours of XG-PONsbased on the upstream line rate: XG-PON1, featuring a 2.5 Gbit/s upstream path, and XG-PON2, featuring a 10 Gbit/s one. The initial phase of this Recommendation only addresses XG-PON1. XG-PON2 will be addressed at a later phase,when the technology becomes more mature. (it is now!)
Redes Ópticas de Acesso –GPON => XGPON
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NG-PON2systems requirements::
� The total expenditure for FTTHdeployment is dominated by the infrastructure investments. Many networks already use power splitter based ODNs tocarry Gigabit-class PON technology, it is mandatory that NG-PON2 systems be compatible with these legacy ODNs.
� The highest level of flexibilityis realized by an NG-PON2 system that enablesco-existence of GPON, XG-PON1 and NG-PON2.
� The most challengingoption is due to the wide range of optical wavelengthbands required.
� The ability of NG-PON2 systems to co-exist with GPON and XG-PON1 systems will allow greater flexibilityto upgrade to NG-PON2 in the future;
� Whichever migration scenariois chosen, it must be possible to migrate customerfrom GPON/XG-PON1 to NG-PON2 through replacementof the ONU.
Redes Ópticas de Acesso –XG-PON -- NG-EPON (10G & 40G)
ITU-T G.989.1 (03/2013)
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Redes Ópticas de Acesso –XG-PON <=> NG-EPON (10G & 40G)
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Redes Ópticas de Acesso –XG-PON -- NG-EPON (10G & 40G)
ITU-T G.989.1 (03/2013)
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Redes Ópticas de Acesso –XG-PON -- NG-EPON (10G & 40G)
???
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NG-PON2systems requirementsinclude :
� Multiple wavelength channel TWDM architecture
� 4-8 TWDM channel pairs(each channel pair comprising one downstreamand one upstreamwavelength channel),
configurable for incremental growthstarting from one deployed channel pair(i.e.,not all channel pairs need to be active); for example, "pay as you grow" capabilityof TWDM channels populating in the OLT.
� Downstream and upstream nominal line ratesper channel:
=• 10 Gbit/s downstream and 10 Gbit/s upstream
=• 10 Gbit/s downstream and 2.5 Gbit/s upstream
=• 2.5 Gbit/s downstream and 2.5 Gbit/s upstream
� Passive fibre reach of at least 40 km and maximum differential fibre distance of up to
40 km; with configurable maxim differential fibre distance as 20 km and optional 40 km;
� � Capability to reach 60 km, preferably with passive outside plant
� 40 Gbit/sdownstream capacity and 20 km reach with at least1:64 split
� 10 Gbit/supstream capacity and 20 km reach with at least1:64 split
Redes Ópticas de Acesso –XG-PON -- NG-EPON (10G & 40G)
ITU-T G.989.1 (03/2013)
Mar.2013Mar.2013
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Redes Ópticas de Acesso –XG-PON -- NG-EPON (10G & 40G)
=> Mandar pra c=> Mandar pra cáá slide Lightwaveslide Lightwave(Mar.2016_) (Mar.2016_)
Fev.2016Fev.2016
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Resumo:: � Qualquer Rede PONpode ser configurada de diferentes maneiras; todas as
recomends. g.983.xe g.984.xsão compatíveis entre si; as g.987(XG) e g.989são tb. elaboradas mantendo essa compatibilidade;
� O conceito de função de adaptação(AF) e de ONU/ONT evolutivas, permitem diferentes configuraçoes serem implementadas em diferentes sub-redes, inclusive com diferentes taxas de transmissão(line-rate);
� Existe tb. a possibilidade de overlayusando WDM numa instalaçao ou numa expansao;
� Quando uma OLT-GPON está configurada para distribuir taxas abaixo de 1Gb/s, a seçao multiplexpara essas taxas (BPON) pode estar na saida (dwstr) da OLT ou na chegada (upstr) da ONU);
� enfim, o conceito PONmais importante é que foradaOLT e dasONU/ONT--quer dizer, na ODN -- não há nenhum equipamento ativo.
Arquitetura da Rede –GPON-BPONOLT - ODN - ONU/ONT
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Redes Redes ÓÓpticas de Acessopticas de Acesso
•• ProdutosProdutosFTTU/FTTH FTTU/FTTH ----fiberfiber to to thetheuseruser//homehome
Produtos... ONU/ONThttphttp://www.://www.opticalsolutionsopticalsolutions.com/.com/productsproducts/f/f --series/series/calixcalix_f5._f5.html html
=> => CalixCalix 700GX700GXfamilyfamily of of ONTsONTsto to support support GPON GPON andandActiveActive Ethernet Ethernet . . DesignedDesignedto ITUto ITU--T, GPON G.984 T, GPON G.984 standardsstandards, , thisthis simple and compact platform supportssimple and compact platform supportsT1 T1 andandTDM TDM voicevoiceservicesserviceswhilewhile providingprovidinga a smoothsmoothmigrationmigrationpathpathto to allall--IP IP servicesservices..
GPON GPON and and Active EthernetActive Ethernetwere often seen as were often seen as competing technologiescompeting technologies, and , and service providersservice providerswere forced to were forced to choosechoosebetween them and run between them and run separate networksseparate networksto support them. to support them. The The CalixCalix 700GX family of 700GX family of ONTsONTscontributecontributechange this perspective, allowing change this perspective, allowing GPON GPON andandActive EthernetActive Ethernetto be deployed as to be deployed as complementary technologiescomplementary technologiesbased on the based on the applicationapplication, and managed as a , and managed as a single networksingle network. .
Siglas: DG(O) - distribuidor geral (ótico); MDF - main distribuition feeder ER - estágio remoto /ativo/; FDI - feeder distrib. interface UR - unidade remota /ativa/; SDI - subscriber distrib. interface.ARD - armário de distribuição /passv/.ARO - armario ótico /ativo;
=> Terminologia estabelecida nas Práticas Telebrás; ROP (Rede Óptica Primária);baseadas nos padrões ITU-T; continuamsendo editadas/atualizadas.
DGO(MDF)
ER(FDI)
UR(SDI)
rede primária rede secundária
ARD
Unidade Multiplex c/s Comutação
FibraCentral Serviços
Rede Ótica de Acesso -- ROA
ELI
UNISNIOLT ONU
PON (ODN)
ADSL
Fibra
ARO
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CentralTelefônica(comutação e
roteamento serviços)
Fibras
ARD
UR
Metal PT
UR
CT
SS-3SS-2
SS-3
SS-1
SSAO
SS-2SCT-2
SCT-3
SCT-1
SS-1
ER
ER
UR
Fibras
Metal PT
Anel Gerencia e Controle
ARD
ER
par metalpar metalfibrafibra
Rede Ótica de Acesso -- ROA
wirelesswireless
Atual Atual
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Arquitetura da Rede de Acesso –ONU/ONT -- Armário Ótico (ER ou UR, depende da rede)
DIMENSDIMENSÕÕES DO ARMES DO ARMÁÁRIO DE RIO DE 480 CANAIS480 CANAIS-- larguralargura: 1500 mm: 1500 mm-- profundidadeprofundidade: 560 mm (1110 mm com portas abertas): 560 mm (1110 mm com portas abertas)-- alturaaltura: 1500 mm.: 1500 mm.-- Peso bruto: 510Kg ( com baterias e embalagem ).Peso bruto: 510Kg ( com baterias e embalagem ).-- Peso do armPeso do armáário : 440Kg (com equipamentos e baterias )rio : 440Kg (com equipamentos e baterias )
FTTC/BFTTC/B
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Redes de Acesso --mundo real Brasil
OpcionalOpcional.. ..
=> minhas fotos => minhas fotos rede urbana arede urbana aéérearea
= cont. = cont. PadronizPadroniz. . >> >>
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Padronização internacional Outras Instituições (alémde ITU-T e IEEE ) :� ETSI- European Telecommunications Standardization Institute
[http://www.etsi.org/]
� IETF - Internet Engineering Task Force [http://www.ietf.org/ ]; [Research: http://www.irtf.org/groups.html ];
� Membros Participantes iniciais (operadoras): BellSouth British T.Deutsche T. France T.GTE NTT (Japão)CSELT Telefonica España Telstra (Australia) PTT SuiçaBell Canada (+) KPN Holanda (+)Telecom Italia (+) Korea Telecom (+)
FSAN coalition, 25 telecomm operators(members) ::AT&T ( USA) Korea TelecomBell Canada Orange (FranceTelecom)BT Portugal Telecom Centurylink SaskTel China Mobile SK Telecom(KoreaMobile)China Telecom Telecom Italia China Unicom Telefonica Chunghwa Telecom Telekom Malaysia Comcast Telus (CanadaMobile)Cox Verizon DeutscheTelecom VodafoneUKEtisalat (AbuDhabi))KDDI & NTT (Jap)
plusequipment suppliers/vendors as Participants (not members).
201620162016
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��DesignatedDesignatedFSAN FSAN membermembercompaniescompaniesserve as serve as editorseditorsfor FSAN for FSAN documentsdocumentsandandtypicallytypically offeroffer to to submitsubmitcontributionscontributionsto ITUto ITU--T T SG 15 Q2SG 15 Q2, , basedbasedonon completedcompletedFSAN FSAN specificationspecification. .
��TheThecontributionscontributionsare are intendedintendedto to facilitatefacilitate thethedevelopmentdevelopmentof global PON of global PON standardsstandards..
��TheThesinglesingleFSAN FSAN WorkingWorking GroupGroupis is calledcalledOpticalOpticalAccess Access NetworkNetwork (OAN). (OAN). WithinWithinOAN areOAN arethe following active Task Groupsthe following active Task Groups::
�� Operation and Engineering Task GroupOperation and Engineering Task Group
�� Next GenerationNext GenerationPON (NGPON (NG--PON)PON)Task GroupTask Group
26 operadoras26 operadoras((China, China, KoreaKorea---- claro! claro! ---- incluidasincluidas,; ,; BrasilBrasil nnããoo, , porque porque nunca nunca ?! ?! na verdade, nna verdade, nãão ho háá nenhum nenhum representrepresent. da . da Am.LatinaAm.Latina---- nunca! ) nunca! )
ainda 08 ainda 08 ““ observadoresobservadores”” (p/ex., (p/ex., TelcordiaTelcordia) )
201620162016FSAN group
(https://www.fsan.org/)
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Protocolos em Protocolos em Redes Redes ÓÓpticas de Acessopticas de Acesso
29
=> muitas possibilidades ... => muitas possibilidades ...
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tempo
tempo
potencia
compr.onda (freq.)
WDMA
tempo
potencia
(frequencia)
CDMA
potencia
compr.onda (freq.)
TDMA
RepresentaRepresentaçãção o tridimensionaltridimensional
Protocolos de Acesso Óptico
x.DMA = x . x.DMA = x . divisiondivisionmultiplemultiple access access
óóticotico
óótico e tico e eleléétrico trico
óótico e tico e eleléétrico trico
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canal ópt. N ....... .......
canal ópt. 2
canal ópt. 1
(λ ,f ) ( P )
Canais no tempo
1 2 .... ... N
(t)
cabeçalho
(t)
a) WDMA b) TDMA c) CDMA
T
Canaisem códigos
N .. ..2 1
f ,T T
( P )
RepresentaRepresentaçãção o bidimensionalbidimensional
Protocolos de Acesso Óptico
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Protocolos de Acesso Óptico☺ WDMA
� múltiplo acesso por divisão de comprim. de onda � capacidade: cada canal ótico W independente; ≠ λ para≠ serviços
☺ TDMA � multiacesso por divisão temporal ; N usuários.� capacidade: compartilhamento quadro;
☺ CDMA � multiacesso por divisão de códigos ; M usuários� capacidade: compartilham. canal óptico; seqs. ortogon. ópticas. -------------------------------------------------------
Limitantes� compartilhamento potencia na linha óptica (MAI & sensibil. Rx)� latência (espera – hold-time; e tempo de transito --transmissão); � contenção (contenda); atrasos. � proteção; segurança; recursos adicionais .
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� WDMA e SCMA� uma portadora ópticapode suportar ampla banda passante;
� múltiplas sub-portadoras RFpodem ser inseridas numa única portadora ótica( Ex: todos canais TV paga !);
λ1 λ2 ...... λn
}
~ 6-8 MHz (x100 ou 200)
190 THz
5-20 GHz;
Protocolos de Acesso Óptico
⇒⇒ ITUITU--T :: espaT :: espaççamento mais usado amento mais usado éé 100 GHz (antes 200, depois 50)100 GHz (antes 200, depois 50), , com largura de canal de atcom largura de canal de atéé ~20GHz (~20GHz (modulamodulaçç. ext. em 10 Gb/s) . ext. em 10 Gb/s)
largura canal ótico
largura canal RF
portadora ótica
separação canal ótico 100 GHz100 GHz
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Arquitetura da RedeRedes WDM no Acesso --
Fonte: ITU-T G.984.1-GPon_Mar2008-E
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Arquitetura da RedeRedes WDM no Acesso – PS-PON (passive splitter)
1.5umDFB laser
Burst-modereceiver
1x 81x161x32
1,5 um
1,3 um
Receiver
Low-costlaser
Receiver
Low-costlaser
Splitter Passivo
OLT ONU
⇒⇒ proposta (inicial) adotada no FSANproposta (inicial) adotada no FSANe depoise depoisGponGpon; atualizada p/ 1:64 e 128; atualizada p/ 1:64 e 128
Splitter WDM
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Arquitetura da RedeRedesWDM no Acesso– C-PON(composite)
⇒⇒ proposta "proposta "possivelpossivel", mas absolutamente ", mas absolutamente imimpraticapraticavelvel e e obsoletaobsoleta!; !; WDM sempre custa caroWDM sempre custa caro!! !!
ODN
WDMWDMbandabanda
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Redes Redes ÓÓpticas de Acessopticas de AcessoRedes PacotesRedes Pacotes
Histórico: EPON has the best performancein triple-play ; and is cost effective!!
but an enormous legacy of telephone companiesholds APON (ATM-PON)as a straightforward solution, especially for application sensitive clients;
– Since November 2000more than 200 individuals from over 80 companies have participatedin an IEEE study group, which formally became the IEEE 802.3ah EFM Task Force; starting with 10 and 100 Mb/s, the Task Force worked intensively evolving to 1000 Mb/s (GbE), in Sept. 2001; based on optical fiber transmission; updated Aug. 2005;
the study group had also concluded the 10GbE proposal; its conclusion phase inSet. 2003 – (at ECOC’2003);[IEEE-802.3_Part3Sec3-1000BaseSxLx-Eth-2005; Part3Sec4-10GBASE-SR, 10GBASE-LX4, 2005]; updated Sept. 2005;
� both European and American (as well as Asian) companies participateactively in APON(GPON) and EPON.
� The generic term 1000 Mb/s MAC refers to any use of the 1000 Mb/s ISO/IEC 8802-3 CSMA/CD MAC (the Gigabit Ethernet MAC) coupled with any physical layer implementation.
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⇒ 10 Gigabit Ethernet couples the IEEE 802.3 (CSMA/CD) MAC to a family of 10 Gb/s Physical Layers. The relationships among 10 Gigabit Ethernet, the IEEE 802.3 (CSMA/CD) MAC, and the ISO Open System Interconnection (OSI) reference model are shown here in Figure 44–1 .
representando grandezas físicas em tempo real; não podem ser comprimidos (no tempo), mas podem ser multiplexados em frequência.
• Sinais Digitais –são sinais definidos em instantes discretosde tempo, representando amostrasde grandezas físicas, não obedecendo sequência temporal continua; podem ser comprimidos e multiplexados,no tempo e em frequência.
• Portadoras –as portadoras são as ondas eletromagnéticas, de frequencia pré-definida, que transportamos sinais -- digitais ou analógicos.
� As portadoraspodem ser transmitidas em modo continuo ou pulsado, independente da natureza do sinal transportado.
• Data Over Cable Service Interface Specification, or DOCSIS, is an international telecommunications standard that allowsfor the addition of high-bandwidth data transfer to an existing coaxial cable TV system.
• This is important for Internet users and Internet providers because it allowsInternet speeds to increase without having to completely replace coaxial cablenetworks.
• In an ideal world, everyone would have Fiber to the Home service. In reality,that would cost billions of dollars to make happen.
• On a practical level, DOCSIS matters for consumersalso, because in many cases it is you to decide which DOCSIS standard you need when purchasing a modemfor your cable Internet connection.
• Depending on the time/place/quality of your connection, the answer isn’t necessarily just “the newest one.”
Sinal e Defeitos: CNR, CSO, CTB (o Bom, o Mau e o Feio)• A distorção nos sistemas de vídeo multicanal, ocorre internamente ao
sinal ótico, e é devida a um grande número de batimentos de pequenas distorções (efeitos não-lineares) , que se adicionam e recaem em frequencias RF dentro da banda de operação.
• Cada canaltem sua relação sinal-ruído (CNR); além disso, • Mecanismos de distorções compostas de segunda ordem (CSO), resultam
em distorções de intermodulação em frequências, que são a soma ou a diferença entre duas portadoras RF. – Na grade de sinais NTSC utilizada, as frequências das portadoras estão
espaçadas de 6 MHz, e os batimentos aditivos (f1+f2) recaem em ±1,25 MHz (acima/abaixo de uma portadora); e batimentos subtrativos (f1-f2) recaem em ±0,75 MHz.
– O maior número de batimentos subtrativos ocorre nos canais baixos e o maior número de batimentos aditivos ocorrem nos canais de frequenciasaltas. O efeito combinado é que CSO tende a ser máximo no meio da banda.
• Mecanismos de batimentos compostos de terceira ordem(CTB) recaem exatamente sobre as frequências das portadoras.
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CNR, CSO, CTB (o Bom, o Mau e o Feio...)
� CNR = (carrier-to-noise ratio) = SNR (dBc)
� CSO = composite second order (A ± B)
� CSO= HD2 + 10 log Ncso + 6 dB [dBc] , onde HD2 = -100dBc
� CSO ~ N2.m2 , onde N no. canais, m índice modulação
� CTB = composite third beat (A ± B ± C)
� CTB = IM3 + 10 log NCTB + 6 dB [dBc] , onde IM3 = -100dBc
� CTB ~ N3.m4
(*) Ncso and NCTB são a contagem total dos produtos de 2a. e 3a. ordem dentro da banda de cada canal (RF).
Características da Rede
noisenoisefloorfloor
=>=> dados dados experimexperim. adiante. adiante>>>>
multiplexado, sub-portadoras FDM/SCMA; conteudo digital).� sinal TV digital:: down QAM-64 (ida),; ups QPSK (volta)
[antes:: analógica AM-VSB (distrib.;dwn.)]; e demais serviços (Vz, dados, IN);� BW/usuário, máx~1Gb/s;� Arquitetura estrela e anel-estrela ; canal de retorno compartilhado.
� FTTC/B/H=FTTU � Tecnologias fibra& fibra ;
=> modem ótico) ; (roteamento e distribuição TDMA; pode ser combinado com WDM-fixo)
� digital pura p/ todosserviços, bidirecional; modulação em banda-base.
� Arquitetura estrela e anel-estrela; rede compartilhada. (EPON/GPON)
� Wireless� fora de casaFTTA; (mesmos conteudos digitais-- everywhere...) � dentro de casa= Wi-Fi (HFC=modem coax; e FTTH=modem ótico);
ResumoResumo
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� Início FTTH: EOT-Phone Co. (Minn.,USA) 1997/ metal U$3000 p/usu.; outro: U$ 5000 p/usu. --Rye Telephone (Colo.,USA) 2000/ -- $fibra <10% acima cobre; opção fibra!!
� Depois de 2004Japão/Korea:não se instala mais metal na rua !!(no JP já são mais de um milhão casascom FTTH, o que dá mais de > 3 Mi de usuários (2009) .
@NTT
FibraFibra
FibraFibraMetal
homes
office
Redes Ópticas de AcessoEvolução Tecno-economica –The Money...
19931993 19971997 2001 ...20092001 ...2009
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Redes Ópticas de Acesso
Conclusão� Redes Ópticas de Acessoconstituem-se na melhoropção
para alta capacidadee vazão(throughput) ao usuário, ou interligação de redes locais:
• menor custo/bit (mas não custo/assinante); • máxima segurança e privacidade;• alta confiabilidade;