Redes Redes ÓÓpticas Redes Ópticas MetroMetro -Acesso ...rudge/pdf/IE309-d1_RedOptAcess=f219_vrF.pdf · Redes Redes ÓÓpticas MetroMetro -Acesso =Parte 1= Maio 2019 Redes Ópticas

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Direitos reservados Blue Sky Consulting

Felipe Rudge [email protected]

http://www.dsif.fee.unicamp.br/~rudge/

Felipe Rudge BarbosaFelipe Rudge Barbosarudge@[email protected]

httphttp://www.://www.dsifdsif.fee.unicamp..fee.unicamp.brbr/~rudge//~rudge/

Redes ÓpticasMetro-Acesso

=Parte 1=

Maio 2019

Redes Redes ÓÓpticaspticasMetroMetro --AcessoAcesso

=Parte 1==Parte 1=

Maio 2019Maio 2019

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� Redes Ópticas de Acesso � Redes Metropolitanas (distribuiçao/acesso)

� Redes Locais� Redes FTTX

� Redes HFC (hibridas)

�Redes WDM� Redes de Alta Agregaçãoe Alta Capacidade� Metropolitanas (tronco)� Longa Distancia (tronco)

SumSumáário rio

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EnlacesEnlacesAcesso ~20 kmAcesso ~20 kmMetro 30Metro 30--50 km50 kmL.D. 100L.D. 100--500 km500 kmIntercont. >1000,kIntercont. >1000,k

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 ;

• Desenho da Rede(bidirecional; assimétrico) ☺ Rede Digital: cabeado; fibra + fibra// (ou/par trançado (xDSL) ainda..;

converg. wireless/fiber: fibra + aéreo[WLL; celular/movel;

☺ Rede Fibra ("pura"): fibra na "casa" do usuário (FTTH/U);

☺ Rede Híbrida (HFC) : mix (fibra + coax); mix ("analógico" & digital);

• Capacitação multiserviço☺ Conexao banda-larga (high-def.[HDTV]; interatividade; Internet/Web;

telefonia; => o que foi "triple play" no passado, hoje tornou-se Multi-Play: dados(imagem+vídeo/low), voz/msg, vídeo/streaming& TV

Rede Óptica de Acesso (alta capacidade):Definiçoes e Evoluçao historica

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Redes Ópticas de AcessoEvolução de Arquiteturas

FTTC / FTTCb

FTTH/ FTTB

HFC

Host Dig.UR

Fibra

URUR

coax

par trç.

Provedor(TV, IN )

Central Central FL FL -- MSMS

NóOp

Fibra

(ONT)FTTA

Central Comutaçãoe Roteam.

ODN

Bac

kbo

neB

ackb

one

ONT

ONT

ERER DODOONU

Fibra

FTTU

=> todas as siglas serão vistas adiante >>>

Metal Metal OLT

ONU

ONU

DO

URUR

Redes Ópticas


TELECOM TV Cabo� telefonia� imagens� dados� vídeo-conferencia� vídeo digital comutado

(equipm. sob demanda)

� Internet (acesso discado)

� distribuição TV� entretenimento seletivo

(V.O.D. e p-p-v )� tele-ensino� compras (prods.& servç.)� TV interativa

� Internet

comunicaçãocomutada//// roteada

distribuiçãoinformação(bidirecional)

Disponibilização Serviços FE e FL -Panorama Tecnológico-- evolução historica

busca

Dois MundosDois Mundosdistintos distintos

busca

Novo Paradigma: "rede do futuro"...agora !convergencia fibra-wireless-coax; tudo digital ! (não era!!) >>

�� Hoje (afinal) Hoje (afinal) ssããoo uma coisa suma coisa sóó !! !! >> >>

Redes Ópticas


� telefonia� imagens� dados� vídeo-conferencia� vídeodigital � canais dedicados

� Internet

� distribuição TV� entretenimento seletivo

(V.O.D. e p-p-v )� tele-ensino� compras� TV interativa

� Internet

Disponibilização Serviços FE e FL -Panorama Tecnológico

REDES de COMPUTADORES

VideoVideo--onon--demanddemand; ; paypay--perper--viewview

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Mundo Digital Integrado- Redes Óticasde AcessoPanorama Tecnológico Atual--

TelecomTelecom TVTV

ComputerComputer

InternetInternet

=> .afinal "=> .afinal "tudotudo" pela " pela ÓÓticatica (muito (muito Internet)Internet)!! (!! ( InternetInternetnnãão o éé WebWeb!) !)

ÓÓticatica

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Redes de AcessoEvolução de Tráfego Móvel

=> um => um MilhMilhããooTerabyteTerabyte/m/mêês s

= = cenariocenariomaismaisprovavelprovavel.. .. RealizadoRealizado!!

crisecrisefinanceirafinanceiramundialmundial

tabletstablets;;ii--phonesphones

=> 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

Redes Ópticas


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


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

seja o principal “driver” de trafego no acesso.

(https://www.itu.int/en/ITU-T/publications/Pages/default.aspx

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cobre (p. trç.)

BPON; GPON

x-DSL

OLT - terminação linha óptica ONU - unidade rede óptica ODN - rede distribuição óptica ONT - terminação rede óptica NT - terminação rede (metal, p.trç.)SNI - interface nó serviçosUNI - interface nó usuário

rede do usuário

OLT

FTTH

FTTC/B

FTTCab

fibra

fibra cobre (p. trç.)

fibra

ONU

ONT

ONU

NT

NT

Rede de

Serviços

Rede de Acesso

Ref.: ITU-T, G.984 (G-PON, 2008).ITU-T G.983 (B-PON, Jan.2005) ;iniciada como FSAN-GX (Ago.96) ,

rede primária )

ODN

futu

ro

SNIUNI

Rede Rede oticaoticapassivapassiva

ativoativo

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).


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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...):

� 10 Mb/s estacionário; ~2-5 Mb/s movim. lenta; <2 Mb/s rápida;

� triple-play: voz, dados&imagem; video-real;

� um aspecto crucial das redes wirelessé a estatistica de trafego vs. capacidade instaladae disponivel -- é frequente a saturaçao da rede.

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• (pré-historia:: há uma “optical local network” - PDH, 1994 -- ainda in force!)

• BPON -broadband passive optical network(ini,1998) ; [atualiz. -in force]

– G.983.1(geral, 2005); 983.2 (gerencia 2002-2005); 983.3 (wavelength, 2001); g.983.4 (DBA, 2001) ; g.983.5 (sobrevivencia serviços, 2002) ;

• GPON -Gigabit-capable PON(ini., 2003)– G.984.1(geral, 2003-2008); g.984.2(physical layer, 2003); g.984.3(transm.

layer, 2004); g.984.4(gerencia, 2004) ; g.984.5(enhancement band, 2007) ;g.984.6(extensao alcance, 2008) ; g.984.7 (longo alcance, 2010)

• EPON -Ethernet-based optical access(ini., IEEE, 2003)

– G.985(100Mb/s, anno); g.986(1Gb/s, anno); g.987(10Gb/s, 2010-2012)

• XG-PON -10-gigabit PON(g.987, 2010-2012)

– 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:

� -- 155.52 Mbit/s/155.52 Mbit/s;

� -- 622.08 Mbit/s/155.52 Mbit/s;

� -- 622.08 Mbit/s/622.08 Mbit/s;

� -- 1244.16 Mbit/s/155.52 Mbit/s;

� -- 1244.16 Mbit/s/622.08 Mbit/s.

G.983.1 G.983.1

(2005)(2005)

Requisitos da Rede PON(camada dependente do meio)

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G.983.1 G.983.1

(2005)(2005)

G.984.1 G.984.1

(2008)(2008)

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PDH Taxa Canais de Voz (*)

Sigla (Mb/s)

E-0 0,064 1

E-1 2,048 30

E-2 8,448 120

E-3 34,368 480

E-4 139,264 1920

(*) equivalencia exata. Ref.: ITU-T, G.984.1_GPON, Mar.2008)

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DownstreamTable 4-Down-622, Optical interface parameters of 622Mbit/s downstream direction

Items Unit Single Fibre Dual FibreOLT Transmitter

Nominal bit rate Mbit/s 622.08 622.08Operating wavelength nm 1480 - 1580 1260 - 1360

Line code - Scrambled NRZ Scrambled NRZMask of the transmitter eye diagram - Figure 6 Figure 6

Transmitter reflectance dB N.A. N.A.minimum ORL of ODN at point S dB more than 32 more than 32

Mean launched power MIN Class B/C dBm -2/-2 -2/-2Mean launched power MAX Class B/C dBm +4/+4 +3/+3

Launched optical power without input to thetransmitter

dBm N.A. N.A.

Extinction ratio dB more than 10 more than 10Tolerance to the transmitter incident light power dB more than -15 more than -15

Nominal source type - MLM SLM MLM SLMMaximum RMS width nm - - 1.4 -Maximum -20dB width nm - 1 - 1

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


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).

5.6.1 Passive optical elements• TheODN consists of passive optical elements:• – single-mode optical fibres and cables;• – optical fibre ribbons and ribbon cables;• – optical connectors;• – passive branching components;• – passive optical attenuators;• – splices.

� Specific information required to describe passive optical components is described in= ITU-T Rec. G.671.

� Specific information required to describe optical fibres and cable is described in= ITU-T Rec. G.652.

Arquitetura da Rede de Acesso –ODN – rede passiva de distribuição

OLTOLTONUONUONUONU

ODNODN

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Arquitetura da Rede de Acesso –ONU/ONT -- Armário Ótico ou Caixa (depende da rede)

FibrasFibrasFibra //Fibra //Metal //Metal //WirelessWireless

dwnstrdwnstr..

RedeUsuarioRedeRede

UsuarioUsuarioOLTOLT

......

......

UNIUNI SNISNIupstrupstr..

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� from GPON g.984.1 (Mar.2008):

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)

Redes Ópticas


Redes Ópticas de Acesso –XG-PON <=> NG-EPON (10G & 40G)

Redes Ópticas



ITU-T G.989.1 (03/2013)

Redes Ópticas



???

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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


ITU-T G.989.1 (03/2013)

Mar.2013Mar.2013

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=> 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

Redes Ópticas


Redes Redes ÓÓpticas de Acessopticas de Acesso

•• ProdutosProdutosFTTU/FTTH FTTU/FTTH ----fiberfiber to to thetheuseruser//homehome

Redes Ópticas


httphttp://www.://www.opticalsolutionsopticalsolutions.com/.com/productsproducts/f/f --series/series/calixcalix_f5._f5.htmlhtml

=> => CalixCalix F5F5 GPON OLTGPON OLTis a fiberis a fiber--toto--thethe--premises premises optimizedoptimizedaccess access platformplatform. .

DesignedDesignedto ITUto ITU--T, GPON G.984 T, GPON G.984 standardsstandards, , thisthis platformplatformeasilyeasilysupportssupportsT1 T1 andandTDM TDM voicevoiceservicesserviceswhilewhile providingprovidinga a smoothsmoothmigrationmigrationpathpathtoto allall--IP IP servicesservices. .

FTTH/UFTTH/UFTTH = Produtos...OLT

Redes Ópticas


FTTH = Produtos...OLT

Redes Ópticas


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. .

Caixa ONUCaixa ONU: : LargLarg =15cm.;=15cm.;AltAlt =20cm=20cm

FTTH/UFTTH/U

Redes Ópticas


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

Redes Ópticas


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

Redes Ópticas


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

Redes Ópticas


Redes de Acesso --mundo real Brasil

OpcionalOpcional.. ..

=> minhas fotos => minhas fotos rede urbana arede urbana aéérearea

= cont. = cont. PadronizPadroniz. . >> >>

Redes Ópticas


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 ];

� ANSI - American National Standards Institute;

� Telcordia (ex- Bellcore) http://www.telcordia.com/products_services/conseng/architecture/

� ISO – International Organization for Standardization (Geneva, Suissa)

http://www.iso.org/iso/� ATM-Forum [http://www.atmforum.com/ ]

� OI-Forum - Optical Internetworking Forum http://www.oiforum.com/

� IEICE - http://www.ieice.org/eng/index.html(Japão)

� IET - http://www.theiet.org/publishing/wiring-regulations/ (UK)

� Eurescom [http://www.eurescom.de/ ]

Redes Ópticas


Padronização internacional � ITU-T - Telecommunications Standardization Sector;

� Study Group SG-15; WP1(Working Party): Access Network Transport; � Brasil “antigo”: CBC-5 / WP1 (Rede de Acesso) e WP4 (Rede Ótica).

� FSAN - Full Services Access Network(fórum= +ágil); [http://www.fsanet.net/ ] 1995-1998 ; 2001-2003

� 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 (+)

� Fabricantes: Alcatel, Ascom, Brown-Boveri/BBT, Bosch, Ericsson, Fujitsu, Italtel, Lucent, NEC, Nortel, SAT, Siemens.

Redes Ópticas


Iniciativa FSAN(www.fsanet.net)1995-2001

At the conclusive stage, 21 telecommunications operators(members) formed the FSAN coalition:

BT France TelecomDeutsche Telekom CSELT/ TI - Telecom ItaliaSwisscom TelefónicaTelia EircomKPN-Dutch Telecom TelstraBell Canada QwestBellSouth NTTSBC (= SW Bell+ Ameritech +Pacific Bell + ...)Verizon ( = GTE + Bell Atlantic )Chunghwa Taiwan KT - Korean TelecomBezeq Israel SingTelMalta Telecom

plusequipmentsuppliers Participants (not members).

Redes Ópticas


FSAN group(https://www.fsan.org/)

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

Redes Ópticas


��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! )

48 fornecedores48 fornecedoresinternacionaisinternacionais((ChinaChinaincluidaincluida); );

ainda 08 ainda 08 ““ observadoresobservadores”” (p/ex., (p/ex., TelcordiaTelcordia) )

201620162016FSAN group

(https://www.fsan.org/)

Redes Ópticas


Protocolos em Protocolos em Redes Redes ÓÓpticas de Acessopticas de Acesso

29

=> muitas possibilidades ... => muitas possibilidades ...

Redes Ópticas


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

Redes Ópticas


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


Redes Ópticas


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 .

Redes Ópticas


� 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;


⇒⇒ 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

Redes Ópticas


Arquitetura da RedeRedes WDM no Acesso --

Fonte: ITU-T G.984.1-GPon_Mar2008-E

Redes Ópticas


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

Redes Ópticas


Arquitetura da RedeRedesWDM no Acesso– C-PON(composite)

Burst-modereceiver

1x161,3 um

Receiver

Low-costlaser

Receiver

Low-costlaser

OLT ONU

TransmissorMultilambda

λ1λ2...λ16

Roteador WDM/ λ1

λ16

1,3 um

1,3 um

Source: Feldman et al., JLT, Sept.1998

WDMWDM

⇒⇒ proposta mista (desbalanceada) dando proposta mista (desbalanceada) dando prefrerenciaprefrerenciaao ao dwnstdwnst.. ((qqqq. Cliente . Cliente ----))

Redes Ópticas


Arquitetura da RedeRedes WDM no Acesso – WDM-PON

1x16

λ1λ2...λ16Receiver

Low-powerTransmitter

Receiver

Splitter/Combiner

(notWDM)

λ17λ18...λ32

Low-powerTransmitter

λ1

λ32

λ16

λ17

OpticalDemux

Array Receptores

Receptor WDM

ONUOLT

TransmissorMultilambda

Source: Feldman et al., JLT, Sept.1998

⇒⇒ proposta "proposta "possivelpossivel", mas absolutamente ", mas absolutamente imimpraticapraticavelvel e e obsoletaobsoleta!; !; WDM sempre custa caroWDM sempre custa caro!! !!

ODN

WDMWDMbandabanda

Redes Ópticas


Redes Redes ÓÓpticas de Acessopticas de AcessoRedes PacotesRedes Pacotes

(computadores; (computadores; tabletstablets; s; s--phonesphones; TV; TV--digital)digital)

• Soluções incluindo redes pacotes Ethernet TCP/IP;

(não necessaria/te EPON)

TCP TCP –– transmission controltransmission controlprotocolprotocol((comcomretorno & retorno & acknackn) )

UDP UDP –– user user datagramdatagramprotocolprotocol((semsemretorno &retorno &acknackn) )

Redes Ópticas


Camada Óptica –Múltiplos lambdasWDM em Múltiplas

Fibras

Video-IPBroadcast /

VoD

10/100/1000 Mbps

INTERNETINTERNET

TransporteÓptico

dezenas oucentenas de usuários

~alguns km~milhares de

usuários

Roteador c/ Multiplas Portas GbE

Roteadores2 Portas GbE

Multiplas Portas 10/100 Roteador 2+2 (4)Portas GbE (ou 10GE) Multiplas Portas [10/100/1000]

Redes ÓpticasMetro-Acesso“última geração”

=> IP sobre WDM

Redes ÓpticasMetro-Acesso“última geração”

=> IP sobre WDM

Anel óptico(acesso do

usuário)

Anel óptico(acesso do

usuário)

Topologiaestrela-anelTopologiaestrela-anel

HeadHead--endend

Mux/DemuxÓptico

wireless systems 3G-4G(?)

Brasil

Mux/DemuxÓptico

Gateway Router

Switch ((quasequase))EPONEPON

OLTOLT

ODN ODN

ONT ONT

ONUONU

Router

TelefoniaPSTN (RTPC)

Redes Ópticas


OpticalOptical Packet NetworksPacket Networks --• EFMA (Eth First-Mile Alliance)

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.

Redes Ópticas


⇒ 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 .

ApplicationApplication

Transport Transport

NetworkNetwork

LinkLink

PhysicalPhysicalLaser &Laser &Fibra Fibra ÓÓticatica

IEEE 802.3 (CSMA-CD) MAC - Ethernet Protocol Camadas Enlace e Camadas Enlace e

FFíísica sica

ONTONT

Redes Ópticas


Rede de Acesso Multiserviço Cabeada

Redes HRedes Hííbridas HFC bridas HFC

Redes Ópticas


� Definições

� Aspectos de Transmissão

� Arquitetura

� Comparação de Tecnologias

� Experimentos


Redes Ópticas


Definições� (Híbrida)3

� híbrida (camada física): compõe uso de fibras óticas com rede coaxial;

� híbrida (camada enlace): transmissão portadoras radio e TV sobreportadoras óticas; taxa bits (bit-rate) fixa;

� híbrida (camada transporte): compõe transmissão analógica e digital; e multiplas aplicações e formatos;

� Distribuição (downstream)� rede de broadcastingde serviços (3P:: vídeo/áudio; dados; telefonia);

� Retorno (upstream)� rede de comunicação do usuário com a central provedora; este é o

canal de retornoque confere bidirecionalidade(dados; Internet; telefonia; sinalizaçao TV);


Redes Ópticas


Transmissão Digitalvs.Transmissão Analógica

Definições:• Sinais Analógicos –são sinais cuja amplitudevaria continuamente,

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.

>> >>

Redes Ópticas


Configurações:� Distribuição(downstream)

� canais digitais => QAM-64 (mais adequado "alta" pot.);

� conteúdo: MPEG. (transm.digital pura)� no passado recente -- e remoto -- transmissão analógica

AM-VSB (TV conv.),

� Retorno(upstream)� transmissão digital QPSK (melhor peqs. sinais; menos

sensível ruido);

� modems digitais com portadora RF : cable-modem (transm.digital pura; sinalizaçao TV; Internet=bidir. ).


Redes Ópticas


• 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.”

Redes HRedes Hííbridas HFC bridas HFC Protocolos =Protocolos =

Fonte::Fonte::httpshttps://://highspeedexpertshighspeedexperts.com/.com/homehome--networkingnetworking//whatwhat--isis--docsisdocsis//

Redes Ópticas


Características da Rede

• Rede HFC (Híbrida Fibra Coaxial)

• Faixa de 5 a 48 MHz (upstream).

• Faixa de 54 a 750 MHz (downstream);

• Canais 6 MHz; NTSC. (imagem/video; croma/cor; audio)

• Transporte de Sinais: Streaming Vídeo, Áudio, Dados e Telefonia.

• Alocação de frequências:

(canais vídeo e audio)== Digital ==

0 50 550 750 950 MHzFMFM(88(88--105)105)

=> no passado a regi=> no passado a regiãão de 50o de 50--550 era transmiss550 era transmissããoo analogica analogica

Redes Ópticas


FibrasFibrasHost Dig.CDICDIProvedor

NóOpt

Coax.NNóó OptOpt.

NóOpt

FibrasFibras

Outras redes

CMSCMS(OLT)(OLT)

Rede: CMS - centro multiserviço (head-end, OLT) CDI - centro distrib. e inserção (pode incluir comut./roteam.) * Nó Opt. - conversão opto-eletrica (função passiva)Coax - rede coaxial RF (bi-direcional; full-duplex)

Terminal usuárioCasa // Empresa* caixas TV * cable-modems

Diagrama Rede HFC (bidirecional)

Roteamento

CDI

CDI

ERER

((““ONU/ONTONU/ONT”” ))

CCéélula lula ÓÓpticaptica

ARFTAP

COUPLER

ARF

MICROCMICROCÉÉLULALULA

CASA

COUPLER

TAP

ARF

PRÉDIO

MICROCÉLULA

FONTE

PARA OUTRAMICROCÉLULA

RXORXORXO

FIBRAÓPTICA1310nm

FIBRAÓPTICA

ou 1550 nm

110HP

440 HP 440 HP

110 110 resid resid

110 110 residresid

110 110 resid resid 110 110 resid resid

CASA

PARA OUTRAMICROCÉLULA

Rede Rede CoaxCoax

Redes Ópticas



CCéélula lula ÓÓpticapticaou Nou Nóó ÓÓpticoptico

FonteAliment.

Tapcoax.

Redes Ópticas


HFCHFCtecnologiatecnologia

Nó ópticoTx/Rx=> CDI

Redes Ópticas


� Aspectos de Transmissão

� Experimentos


Redes Ópticas


Optical Access Network –relembrando...

100

10

1

0.1 1 10 100 1 10MHz GHz

Attenuation

Bandwidth

(dB/km)Twisted

pair

Transmission

Frequency

(Hz)

Coax

MM Fiber

SM Fiber ∞∞

Redes Ópticas


Redes Cabeadas – resumo/comment ...

• Par trançado --desgraça "milenar" que não vai embora !!

• Coaxial --segunda melhor invençao do séc.XX como meio de transmissao; ideal p/ TV e residencias;

• Fibra MM -- maior revoluçao das telecom;

• Fibra MN (SMF) --quebra de paradigma e melhor meio de transmissao do Universo; sem ela não teriamos nada!!;

=> este resumo é verdadeiro!!

Maior Maior inveninvençãçãoo de todos os temposde todos os tempos: : LaserLaser !! !!

(...a roda (...a roda nnããoo foi inventada...) foi inventada...)

Redes Ópticas



� Técnicas de Modulação Direta(Tx-Laser) [IM-DD]

� Digital: índice modulação M ⇔ razão de extinção� monocanal; M = 10 log (Pmax/ Pmin) , tipico M = 10 dB ;

� mantém-se Po como alarme; modulaç. +/- Im , em torno de Io;

� transmissão digital de sinais (voz, imagem, IN) ;

� Analógica:� multicanal: riscos -- saturação (up) e “clipping” (down), devido a

variação estatística modulação em amplitude, e as fases aleatórias dos N canais;

� fator de modulação σRMS ; índice de modulação m, por canal ;

� [ σRMS = (N/2)1/2. m ] , usual σmax= 25% , com, m=4-5% ; N≈80.

� transmissao TV; sistemas de CATV// redes HFC;

Redes Ópticas



50 50 -- 550 MHz550 MHz((exactexact) )

Portadoras RF Portadoras RF ---- 82 canais 82 canais ((((downstreamdownstream))

Redes Ópticas


Janela de Sinal (umcanal)

6 MHz

V

Cr

A

ChCh..7777

ChCh.77.77 ChCh.78.78

V A

Separação:V = 1,25 MHzCr =V+3,60 A= V+4,50 0,25 = guarda

SeparaSeparaçãção:o:VV = 1,25 MHz= 1,25 MHzCr Cr =V+3,60 =V+3,60 AA= V+4,50 = V+4,50 0,25 = guarda0,25 = guarda

ChCh..7878

ModulaModulaçãçãooAMAM --VSB VSB

Observ.: sinal de Cor(chroma)vem embutido no sinal de Video; Audio é separado.

4,5 MHz

ChCh. 77. 77(541,25 MHz)(541,25 MHz)

NTSC6 Mhz

NTSCNTSC6 Mhz6 Mhz

3,6 MHz

ChCh. 78. 78(547,25 MHz)(547,25 MHz)

Redes Ópticas



Grade NTSC Grade NTSC

NewLinkNewLink: : gradegrade--NTSC_NTSC_canaisTVcanaisTV==

Redes Ópticas


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.

>>> >>>

Redes Ópticas


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>>>>

Redes Ópticas


Perda no Enlace Óptico

(dB)

CNRPara 78 Canais

(dBc)4 54

5 53

6 52

7 51

8 50

CSO/CTB > 62

Experimento --TxO (+ 7 dBm) => especificação

Transmitter (TxO) includes:- laser module- circuits mod. & control- circuit pre-distortion &

linearization

m=5%

Current (mA)

Pot.Opt. (mW)

Ith

Pot. DC

PM

RF modulation

PM=Pmax- Pmin

Sinal +58 Sinal +58 dBcdBc

Rx

Perdas lineares Perdas lineares

Redes Ópticas


Medidas de Transmissao –Enlace Óptico

Canal Mhz CNR CSO CTB Obs.

04 67,25 55 68 69 Ruido“plano”

10 193,25 55 67 68 “ ”

38 307,25 53 66 65 “ ”

60 433,25 53 65 65 “ “

77 541,25 52 65 65 “ “

dBdB

(+) (+) ((--) ) ((--))

BomBom:: :: CNR>50 dB (CNR>50 dB (relatrelat.).); ; CSO, CTB < CSO, CTB < --60 60 dBcdBc ((absolabsol.).); ;

dBcdBc

Redes Ópticas


Experimental Results

0 100 200 300 400 500 60020

30

40

50

60

70

80

Braço Óptico 01 - Fibra Carr. TG-01 C/N

CSO

CTB

Pot

ênci

a R

elat

iva

(dB

c)

Frequencia (MHz)

Carregamento : 82 canais AM-VSBL= 2.6 km, [AF= 0.42 dB/km]

1300 1300 nmnm

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HFC ; FTTU ; Wireless(empate !?)

� HFC � (híbrida)2 : Tecnologias fibrae coaxial; sinal ótico, sinal RF"analógico"

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;

� disponibilidade & permanência;� estabilidade & isolamento.

� Combinação comoutras tecnologiasénecessária paraotimização decu$tos e aplicações)!

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Fim! ... Fim! ... RedesRedes

ÓÓpticaspticasAcessoAcesso

InternetInternet

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Redes Redes ÓÓpticas Redes Ópticas MetroMetro -Acesso ...rudge/pdf/IE309-d1_RedOptAcess=f219_vrF.pdf · Redes Redes ÓÓpticas MetroMetro -Acesso =Parte 1= Maio 2019 Redes Ópticas