Evoluções do GPON

As arquiteturas ópticas GPON, EPON e 10GEPON operam em multiplexação TDM (Time Division Multiplexing). Para evoluções da tecnologia GPON, entretanto, há uma alteração de concepção tecnológica. Foi adotada a tecnologia WDM (Wavelength Division Multiplexing), em português multiplexação por divisão de comprimento de onda. Em suma, esta permite a comunicação entre os dispositivos empregando diferentes comprimentos de onda por assinante.

Dessa forma, o sucessor do GPON foi o padrão inicialmente chamado de XGPON. Assim, ele pretendia comunicações com taxas de 10Gbps, justamente o X representando 10 em números romanos. Foi pensado de modo a possibilitar a interoperação com o GPON. Devido a sucessivas alterações da ideia original a norma passou por modificações. Dessa maneira recebeu diferentes designações conforme as características de cada uma.

A estrutura das redes xGPON

• G.987: define os principais e conceitos elementares do xGPON;
• G.987.1: define os requisitos gerais e os serviços suportados, hardware e protocolos. Também define a migração de rede e coexistência do xGPON com o GPON;
• G.987.2: especifica detalhes da camada de PMD – physical media dependent, como comprimento da onda utilizada e as taxas de dados;
• G.987.3 detalha a camada de convergência do xGPON e protocolos de comunicação. Define questões de QoS e a alocação dinâmica de banda.
• G.988 relacionada ao xGPON, especifica o gerenciamento da ONU (Optical Network Unit) e o controle de interface.

XG-PON1

A princípio considerada uma substituta do GPON. Possibilita que vários comprimentos de onda trafeguem pela fibra e cheguem ao usuário. Proporciona um maior throughput, consequentemente maiores bandas e também mais usuários por porta. Desenvolvida pelo ITU-T e definida pela norma G.987 (indo do G.987 ao G.987.3) regulamentada em 2009. Analogamente possui a característica de possuir interoperabilidade com o GPON. Assim, permite que os usuários migrem para essa tecnologia, aproveitando infra-estrutura existente, preservando os investimentos realizados.

Trabalha com capacidade de banda de até 10Gbps por porta física, sendo 10Gbps para downsteam e 2,5Gbps para upstream. Portanto, possui assimetria com relação às velocidades de upstream e downstream. Possui basicamente os mesmos recursos e pode coexistir na mesma fibra com os equipamentos GPON.

A saber, a proposta principal para o XG-PON é promover uma maior largura de banda que o GPON, permitindo uma maior vazão do tráfego. Também propõe cabeçalhos menores na camada física e maior eficiência na camada MAC. Como se baseia na tecnologia GPON já desenvolvida e largamente utilizada sua implantação é muito facilitada, reduzindo custos. De acordo com a norma foram reservadas as bandas entre 1575nm e 1580nm (central 1577nm) para downstream e de 1260nm até 1280nm (central 1270nm) para upstream para uma adequada banda de guarda.

O propósito disso é prevenir interferências entre sinais de comprimentos de onda adjacentes. O XG-PON1 é fundamentalmente um sistema de operação assimétrica, como no GPON.

Comprimentos de Onda XG-PON1

Alocação comprimentos de onda GPON e XG-PON

Como o canal de downstream possui apenas 5nm de largura, para que se opere normalmente nessa banda tão estreita, são utilizados laseres com fontes resfriadas. Isso para que se possam estabilizar os comprimentos de onda, que acabam gerando um custo mais elevado. Já o canal de upstream possui 20nm de largura, exigindo laseres menos sofisticados, barateando o preço das ONUs. Falando em ONUs, relativo ao número de usuários permite 256 ONUs por porta PON (no GPON esse número é de 128 por porta PON).

XG-PON2

A tecnologia XG-PON2 foi dimensionada para permitir um aumento da velocidade de transmissão para o canal de upstream, de 2,5Gbps para 10Gbps. Então, desta maneira, a velocidade de transmissão é simétrica nas direções de upstream e downstream. Inicialmente prevê a possibilidade de migração a partir do GPON para XG-PON1 e posteriormente para XG-PON2. Isso, com ajustes feitos nas camadas de convergência.

NG-PON1 (Next Generation PON 1)

O conceito principal da tecnologia NG-PON (Next Generation PON) é usar um híbrido entre o TDM e WDM. Uma OLT NG-PON possibilita trabalhar com uma grande quantidade de comprimentos de onda e cada um pode ser usado por mais de uma ONU via TDM. Desse modo os assinantes que desejem utilizar o modelo NG-PON devem fazer um upgrade também em suas ONUs.

Dessa forma, esse sistema, em pontos específicos para encaminhar o sinal ao usuário utiliza um AWG(Arrayed Waveguide Gratings) ou um splitter para se conectar às ONUs dos clientes e fazer a distribuição da frequência de cada um. Mas por serem dispositivos totalmente passivos e apresentarem excelente desempenho óptico, as grades de guia de ondas (AWGs) são ideais para realizar a função de filtro WDM nesses sistemas. Abordaremos essa estrutura em postagens futuras.

Guias de Onda (AWGs) possuem um processo construtivo similar aos splitteres PLC, assim, seus preços devem baixar a medida que o volume de uso aumentar. Nessa modalidade de tecnologia existem tanto usuários que recebem um comprimento de onda específico, como os que compartilham um mesmo comprimento de onda através de TDM. Então, a rede pode alcançar 100 km. Nessa configuração a quantidade de ONUs conectadas em uma mesma OLT é bem mais elevada do que nas tecnologias anteriores.

NG-PON2 (Next Generation PON 2)

O NG-PON2 é regulamentado pela norma do ITU G.989 de 2015 e possibilita simetria de banda com 10Gps para upstream e para downstream, além de 10Gbps de downstream e 2,5Gbps de upstream.

Não é apenas uma versão de maior largura de banda do GPON, mas também permite novas capacidades como mobilidade de comprimentos de onda. O NG-PON2 coexiste com o GPON. Com o NG-PON2, é possível fornecer serviços de até 40Gbps, o que amplia significativamente as suas aplicações e a vida útil na rede.

Além disso, por causa de seus múltiplos comprimentos de onda, os provedores de serviços podem convergir suas múltiplas redes de serviços em uma, reduzindo significativamente o custo geral da rede. O NG-PON2 coexiste bem com o GPON, o XG-PON e o XGS-PON.

XGS-PON

Considerada uma evolução do padrão XG-PON1, sendo uma banda simétrica. A tecnologia XGS-PON(10Gbps de upstream e de downstream), conforme a norma de 2016 do ITU G.9807.1. O XGS-PON é uma versão de maior largura de banda e simétrica do GPON. Mais uma vez, os mesmos recursos do GPON e podem coexistir na mesma fibra.

Assim, os prestadores de serviços que escolherem sua próxima tecnologia PON desejam escolher uma que funcione para todos os seus serviços baseados em PON (residencial, comercial, móvel) e forneçam um alto retorno de investimento. Para escolher corretamente, é importante analisar todos os aspectos da implantação, não apenas os componentes OLT, ONU e elementos ópticos necessários.

Comparação entre as principais tecnologias PON

Embora os  sistemas referenciados funcionem baseados no mesmo princípio físico de rede, existem  diferenças entre eles, como pode ser observado na tabela.