GPON - Rede Óptica Passiva Gigabit

A fibra óptica tem deixado de ser um diferencial para se tornar um padrão nas estruturas de rede de todo o mundo. Entre seus principais aspectos está a capacidade de transmitir uma maior quantidade de dados se comparada a outras tecnologias. Uma das soluções que mais tem atraído a atenção do mercado de telecomunicações para suprir o aumento dessa demanda é a tecnologia GPON (Gigabit Passive Optical Network).

Você conhece a fundo o funcionamento dessa rede? Sabe onde ela pode ser melhor aplicada? Neste post, vamos apresentar suas principais características e mostrar para qual tipo de negócio ela é a opção ideal.

Para começar, é importante dizer que a GPON é uma rede óptica passiva (Passive Optical Network – PON, na sigla em inglês). A PON é uma evolução da arquitetura de rede ponto multiponto, que permite “fiber to the home” (FTTH) ou fibra para casa e “fiber to the building” (FTTB) ou fibra para o prédio. Toda a sua comunicação é baseada na recepção do sinal da luz (óptico). Sendo assim, seus equipamentos não dependem de energia elétrica externa para funcionar.

Transmissão de sinais ópticos na tecnologia GPON

Por ser uma PON, a transmissão de sinais ópticos na tecnologia GPON é feita por meio dos OLTs (Optical Line Terminal), que redirecionam os sinais ópticos aos splitters. Os terminais de usuários (ONUs – Optical Network Unit) integram os dados de áudio, vídeo, sistema de segurança, sistema de automação, que são transmitidos em uma única rede óptica passiva.

Confira a seguir mais detalhes sobre cada um desses elementos:

Terminal de linha óptica (OLT – Optical Line Terminal)

É responsável pelo gerenciamento do sistema e oferece uma interface ao restante da rede. O terminal pode estar localizado na central de serviços por meio de uma interface PON ou de forma descentralizada. O sinal óptico é transmitido pela OLT por meio da rede de distribuição óptica (ODN – Optical Distribution Network). É possível instalá-lo em ambientes internos ou externos.

Rede de distribuição óptica (ODN – Optical Distribution Network)

É a parte da rede óptica entre a OLT e a ONT, composta por fibra óptica e passivos ópticos, como splitters, conectores, cordões, extensões, caixas de emenda e terminação.

Unidade de rede óptica (ONU – Optical Network Unit) ou Terminal de linha óptica (ONT – Optical Network Terminal)

Recebe o sinal óptico e o converte em sinal elétrico, podendo ser transmitido a um equipamento Ethernet.  

• ONT: é chamado desta forma quando se encontra na casa do assinante em forma de modem;
• ONU: termo designado quando ele se encontra no meio da rede. Um exemplo são os prédios que contam com vários assinantes.

Características das redes GPON

A estrutura das redes GPON é normatizada pelo órgão ITU-T G.984, que descreve todo o seu funcionamento e contempla especificidades como camada física, protocolo de comunicação entre OLT e ONU e hardware, indo do G.984.1 ao G.984.5.

Um dos principais fatores que diferem a tecnologia GPON de outras redes passivas é sua capacidade de tráfego assimétrico, com 2,5 Gbps para downstream e 1,25 Gbps para upstream. Outras características dessa solução são:

• Alcance físico de até 20 km;
• Nível de splittagem de 128 ONTs por porta PON;
• Comportamento dos pacotes (downstream): os pacotes da OLT são enviados via broadcast para todas as ONTs/ONUs (padrão Ethernet) e cada ONT/ONU define qual deles é seu e descarta o restante;
• Comportamento dos pacotes (upstream): pacotes fragmentados, o formato do frame contém células ATM;
• Comprimento de onda de 1490nm para downstream e 1310nm para upstream;
• Tamanho variável dos pacotes, podendo ir de 53 até 1518 bytes (padrão ATM).

Confira abaixo outros aspectos técnicos desta tecnologia:

• QoS avançado;
• IPv6 e Dual Stacked IPv6/IPv4;
• Redundância PON;
• Redundância de Uplink;
• Funcionalidades de Segurança;
• Funcionalidades de Camada 3 na OLT;
• FEC;
• Controle contra ataques do tipo Storm;
• Implementação de MVR (Multicast VLAN Registration).

Quais são as vantagens da tecnologia GPON

A tecnologia GPON tem registrado um forte crescimento no Brasil e também em outras partes do mundo. Assim como as demais redes passivas, ela é ideal para os provedores que buscam uma infraestrutura de rede com qualidade superior, velocidade de conexão e altas taxas em transmissão de dados.

As redes PON de um modo geral são fáceis de instalar, têm maior alcance e por meio de uma única fibra possibilitam transmitir dados, voz e vídeo. A segurança é outro ponto positivo. Como não dependem de energia elétrica, a chance de queimar ou acontecerem curtos nos equipamentos é nula.

Particularmente, a tecnologia GPON possui uma plataforma desenvolvida para operar multisserviços com diferentes protocolos. Com isso, a confiabilidade de sinal é muito maior, podendo atingir até 93% de eficiência na transmissão. Para efeitos de comparação, na tecnologia EPON, a norma prevê somente o tamanho de pacote fixo de 1518 bytes.

Sua taxa assimétrica de transmissão é mais um diferencial importante, principalmente quando falamos de acesso à internet, em que a necessidade maior de tráfego acontece na direção downstream. Como a velocidade da tecnologia GPON é maior no sentido que a navegação realmente precisa (2,5 Gbps), podemos dizer que sua capacidade é muito mais inteligente nesse caso.

Em quais casos é aconselhável utilizar a rede óptica passiva GPON

Sabemos que a escolha da rede é um fator determinante para os ISPs e, por isso, todos os aspectos que envolvem essa decisão devem ser analisados com muito cuidado. Para escolher pela tecnologia ideal, é importante avaliar qual delas se adapta melhor ao modelo de negócio do provedor.

É preciso definir quais são os objetivos, quem serão os usuários e quais serviços serão prestados por meio dessa rede. Uma dica é elaborar um projeto de rede bem estruturado e com o máximo de detalhes possível.

As redes GPON são indicadas para grandes operações ou ISPs com vários serviços agregados. Elas são uma ótima opção para os provedores de internet com um número alto de usuários e serviços ou que precisam ganhar escala no médio/longo prazo.

A tendência de oferta de serviços com o uso intensivo de banda, como vídeos e serviços de streaming, torna a rede GPON atrativa devido à alta performance, velocidade e qualidade nas conexões. Além disso, ela suporta o backhaul de redes móveis.   

Embora seja uma tecnologia que oferece muitas possibilidades aos provedores de internet, ela pode não ser a alternativa perfeita para todos os casos. Sua característica flexível, por exemplo, que permite ampliar a extensão de área de cobertura e o número de assinantes, faz com que seu custo seja mais elevado em comparação a outras redes. Assim, ela não é a mais indicada para quem está começando seu negócio.

Um ponto positivo é que mesmo se os ISPs optarem em um primeiro momento pela tecnologia EPON, é possível migrar aos poucos para uma rede mais completa como a GPON, conforme a evolução do serviços e da oferta. Por isso, é essencial que os provedores entendam as características de cada tecnologia para que consigam decidir pela que melhor se adapta ao estado do seu negócio naquele momento.

Próximos passos da tecnologia GPON

Assim como acontece com tudo que diz respeito à infraestrutura de redes, algumas evoluções da tecnologia GPON já começam a ganhar mercado. Existem aplicações comerciais operando com o padrão ITU-T G.987, que define a operação GPON em 10 Gbps. São duas as vias desenvolvidas: o XG-PON (10 Gbps downstream e 2,5 Gbps upstream) e o XGS-PON (10 Gbps simétricos).

O padrão é uma forte tendência para migração das atuais redes GPON, tornando a atualização da plataforma mais fácil e escalável para o provedor. Em uma inovação ainda mais à frente, o ITU-T já definiu o padrão G.989 para redes NG-PON2 que tratam o uso dos comprimentos de onda e alcançam um throughput de até 40 Gbps.

Se você deseja saber mais sobre as redes ópticas passivas, sugerimos o download do infográfico “Qual a tecnologia ideal para a minha rede? EPON ou GPON?”. O material apresenta um comparativo entre as duas tecnologias mais utilizadas em redes com arquitetura ponto-multiponto. Você também pode acessar outros conteúdos de interesse dos provedores regionais em nossa área de materiais educativos.