PON: a transformação

PON: a origem

PON começou no início dos anos 1990 como parte do grupo de trabalho da Full Service Access Network (FSAN). A partir daí, PON assíncrono (APON) baseado nos padrões ITU-T inicial foi desenvolvido pelo modo de transferência assíncrona (ATM) para comunicações de pacotes. APON era uma abordagem mais econômica do que a hierarquia digital plesiócrona (PDH) e a hierarquia digital síncrona (SDH). À medida que as velocidades de dados aumentaram, APON teve uma vida curta e foi rapidamente substituída por PON de banda larga (BPON), que, assim como APON, também se baseava no ATM, mas permitia velocidades mais altas de 155 e 600Mb/s (semelhante à SONET) e outras coisas, como acesso Ethernet, vídeo etc.

Entra em cena Ethernet PON (EPON), que era mais econômico usando pacotes Ethernet do que células ATM e tinha suporte para protocolo de Internet (IP) para transportar dados, voz e vídeo. EPON pode suportar downstream e upstream de 1,25Gb/s, expandindo enormemente a velocidade e os serviços em relação a BPON e, como se baseia no protocolo Ethernet, as implantações são econômicas.

EPON é definido pelo IEEE 802.3ah-2004, é simples de implantar, mas é focado em serviços somente de dados. A qualidade de serviço (QoS) de EPON é feita com tags de rede local virtual (VLAN). A marcação de VLAN é provisionada manualmente, tornando as operações complexas. EPON usa IEEE 802.ah para administração e gerenciamento de operações (OAM) junto com o protocolo simples de gerência de rede (SMNP).

Logo depois, chegou Gigabit PON (GPON). GPON possui maior largura de banda e oferece vários serviços quando comparada a EPON. Usando o mesmo protocolo, várias taxas de dados simétricas podem ser alcançadas até 1,25Gb/s, e assimetricamente 2,5Gb/s no downstream também podem ser alcançados com 1,25Gb/s no upstream. GPON está associado ao triple play (voz, vídeo e dados) e possui QoS integrada, tornando-a uma opção de menor custo quando comparada a EPON. Para OAM existem três tipos: OAM, OAM da camada física (PLOAM) e interface de controle e gerenciamento de ONT (OMCI).

Nos últimos anos, o ecossistema XGS-PON simétrico amadureceu completamente, capturando uma porção significativa do mercado de banda larga residencial. XGS-PON tem uma largura de banda maior e oferece serviços de conexão mais rápidos se comparada a EPON/GPON. Pelo mesmo protocolo, várias taxas de dados simétricas de até 10Gb/s podem ser alcançadas. XGS-PON compartilha das mesmas funções da GPON com QoS integrada, diminuindo seu custo. Mais uma vez, existem três tipos de OAM: OAM, PLOAM e OMCI.

PON: o que é?

PON significa rede óptica passiva, que usa apenas equipamentos passivos na rede de distribuição óptica (ODN) entre o terminal de linha óptica (OLT) e a unidade de rede óptica (ONU). Um único OLT pode atender até 128 ONUs. A classe OLT de tipo de fibra de laser determina o alcance e o número de ONUs que o OLT pode atender. Por exemplo, uma classe de laser N2 pode atender 64 ONUs de mais de 20km de fibra monomodo, que é o requisito mínimo do padrão ITU-T para todos os sistemas de PON na geração atual (IEEE EPON e EPON de 10G requerem pelo menos 32 ONUS a 20km). Reduza a distância entre o OLT e a ONU mais distante e mais ONUs poderão ser adicionadas. Consequentemente, aumente a distância entre o OLT e a ONU mais distante e menos ONUs poderão ser usadas.

ODN: entendendo a fibra para a PON

Seja brownfield ou greenfield, o cabo de fibra óptica é um componente muito importante da ODN de PON. (É também, de longe, o componente mais caro, correspondendo a cerca de 90% do custo da criação de uma rede PON.) A demanda explosiva por uma largura de banda mais alta e conexões mais rápidas faz com que o cabo de fibra óptica seja altamente desejável para a rede de acesso. Mas continuar seguindo o mantra de “custo mais baixo” de PON pode ser difícil a depender do caso de negócio. Primeiro, vamos considerar o custo dos transceptores de fibra óptica para ONU/ONT e OLTs.

O gráfico de fibra óptica monomodo acima mostra o custo de laser para gerenciar e controlar tanto os efeitos da atenuação linear e da dispersão cromática da fibra. Conforme mostrado, o custo do laser aumenta quando se usa uma banda de comprimento de onda mais alto se comparado ao uso de uma banda de comprimento de onda mais baixo. O gráfico só considera duas distorções lineares importantes, mas não leva tudo em consideração, inclusive distorções não lineares, que podem causar um impacto ainda maior no custo. Tenha isso em mente à medida que PON evolui para velocidades mais altas e outros mercados de serviço (falaremos mais sobre isso depois).

Dada a despesa significativa de instalação de um cabeamento de fibra, uma consideração fundamental para as operadoras é certificarem-se de que todas as evoluções subsequentes de PON são capazes de utilizar seu cabeamento de fibra existente sem alterações à ODN em si.

ODN: ONU/ONT

PON foi originalmente planejado como um meio compartilhado ponto a ponto de “baixo custo” para mercados de banda larga residencial. Isso foi possível graças ao uso da tecnologia laser ONU mais barata existente e do controle de acesso de mídia TDM/TDMA em uma única fibra.

Com um foco em manter o equipamento de ONT/ONU com o menor custo possível, os lasers upstream de EPON e GPON transmitem entre 1290nm e 1330nm, e o laser downstream do OLT de mais alto desempenho usa 20nm entre 1480nm e 1500nm. Isso faz todo o sentido para os muitos (ou seja, ONUs de 32, 64 e 128) lasers em um único OLT. O mesmo princípio é aplicado a PON de 10G, em que os lasers upstream transmitem entre 1260 e 1280 e os lasers OLT de desempenhos mais altos transmitem entre 1575 e 1581.

Além disso, ao usar o controle de acesso TDM/TDMA, a próxima geração de PON pode simplesmente aumentar a velocidade (ou seja, 25GS-PON etc.).

Indo além de 10G PON

As implementações de EPON/GPON estão desacelerando e 10G PON simétrico se tornou a nova norma para banda larga residencial. Mas mesmo com várias ofertas de Gigabit, algumas operadoras buscam fornecer conexões ainda mais rápidas para o mercado de banda larga residencial e a maioria busca fornecer essas conexões PON mais rápidas a mercados empresariais e móveis. Existem várias opções (25GS-PON, 50G HSP e C-PON) para conexões de PON mais rápidas, mas com ressalvas.

Com 2,5 vezes mais largura de banda, a rede óptica passiva simétrica de Gigabit 25 (25GS-PON) foi desenvolvida pelo grupo do Acordo Multifonte (MSA) da 25GS-PON, do qual Ciena é um membro fundador. Ao usar o controle de acesso TDM/TDMA, 25GS-PON pode complementar totalmente XGS-PON como uma sobreposição ou atualização. Mais uma vez, com o foco em manter o equipamento ONT/ONU o mais barato possível, os lasers upstream de XGS-PON transmitem a 1270/1286/1300/1310nm, e o laser downstream do OLT de maior desempenho transmite a 1342/1358nm.

Com implantações limitadas e um ecossistema crescente, 25GS-PON é a única tecnologia disponível que vai além de 10G PON. No entanto, e mais importante, existem milhões de portas prontas para 25GS-PON já implantadas (falaremos mais sobre isso depois).

Provas de conceito (PoCs) de 50G PON de alta velocidade (HSP) foram mostradas, mas levará um tempo significativo para cumprir o mantra de “menor custo” de PON com produtos comerciais. É provável que leve algum tempo até que o ecossistema da HSP atinja a maioridade, uma vez que isso poderá não acontecer antes do final desta década.

Os custos do transceptor de 50G HSP serão maiores para compensar a maior largura de banda e comprimentos de onda. 50G HSP também é assimétrico, e não simétrico. Além disso, o plano de comprimento de onda não é complementar e precisará de um sistema de WDM mais complexo com múltiplas terminações de canal do OLT. À medida que 50G HSP se tornar comercialmente disponível, algumas operadoras de redes de acesso a implantarão, e outros também poderão esperar por 100G PON ou CPON.

Os transceptores de modulação de intensidade de detecção direta (IM-DD) provavelmente não serão usados para 100G PON. Para acomodá-la em um único comprimento de onda, o setor está buscando uma tecnologia coerente. Não é segredo que uma tecnologia óptica coerente é usada para permitir maiores distâncias do que a tecnologia cinza de comprimento de onda. No entanto, 100G PON como um caso de uso pode se beneficiar designs de baixo custo. Isso está sendo analisado por operadores de MSO cabeados e provedores de serviço. Uma boa questão a ser investigada neste momento é por que você implantaria 50G PON hoje, quando 100G PON está cada vez mais próxima? É necessário pensar muito bem antes de tomar sua próxima decisão relacionada a PON.

Qual PON é ideal para você?

Vamos ter em mente que os clientes empresariais e os clientes móveis não se importam muito com qual PON usam, eles querem o melhor serviço com o menor custo possível. Também sabemos que enquanto operadora é sempre uma vantagem ser a primeira no mercado com uma tecnologia nova. Por essas razões, 25GS-PON tem uma grande oportunidade de atender os mercados empresarial e residencial muito antes da chegada das caras 50G PON e 100G PON.

Com 25GS-PON, até mesmo o OLT de XGS-PON existente pode ser usado na mesma fibra. Para a Ciena, com centenas de milhares de portas prontas para 25GS-PON, os clientes brownfield podem simplesmente conectar sua escolha de 25GS-PON, XGS-PON ou ambas no mesmo roteador com a solução de agregação universal da Ciena.

Saiba mais sobre a agregação universal e como a Ciena ajuda você a dominar a rede Edge.