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Mestrado em Ciência da Computação
Universidade do Estado do Rio Grande do Norte – (UERN)
 Universidade Federal Rural do Semi-Árido – (UFERSA)




 REDES ÓTICAS DE ACESSO:
   PADRÃO EPON E GPON
                  Diego Grosmann,
                 Fabio Abrantes Diniz
                     Thiago Reis
2




Sumário
• Introdução (Redes PON)
• Tecnologias
• Desafios
• Arquitetura
• GPON;
3




 Introdução
• A evolução cada vez mais rápida     da internet, vem
 demandando maiores taxas de transmissão de dados entre
 máquinas.

• A rede óptica passiva (PON) vem se apresentar como uma
 opção para essa problemática.
4




 Redes de Acesso Locais




OLT (Terminal de linha Óptica) , ONT (Terminal de Rede Óptica)
5

Tecnologias de Acesso usando Cobre e Fibra




CO - Escritorio Central, HE – Central de Equipamentos
6




Desafios:
• Conectar     residências, pequenas, médias e grandes
    empresas aos serviços oferecido pela rede;
•   Oferecer multiserviços: voz, vídeo e dados;
•   Redução de custo – baixo compartilhamento;
•   Ambiente não controlado – fora das estações;
•   Alimentação
•   Expectativa de 100% de confiabilidade pelo cliente;
7


Arquitetura FTTx
      Fiber To The Building (Fibra até o edificio)




       Fiber To The Home (Fibra até a casa)




      Fiber To The Desk (Fibra até o computador)
8

  Arquitetura de Redes PON




ONU (Unidade de Rede Óptica, ou ONT, Terminal de rede Óptica)
9




Arquitetura




          ODN (Rede de Distribuição Óptica)
10




O que é Redes EPON
 Nome dado ao padrão IEEE 802.3ah
 Possui o  protocolo e o formato de quadro 802.3 do IEEE
 (Ethernet).
   Realiza um tratamento das informações de modo nativo com as redes
    Ethernet.
   Sem necessidade de camadas adicionais de protocolo para a extensão dessas
    redes até o usuário final
   Taxas de até 10 Gbit/s em redes locais, metropolitanas e de longas distâncias
    (20km)(LANs, MANs,WANs)
   topologia de fibra óptica do tipo ponto-multiponto
• Serviços conectividade Ethernet e serviços viáveis.
• Transporta os dados encapsulados em frames Ethernet
   • facilita o transporte de pacotes IP e a operabilidade entre as LANs Ethernet
     instaladas.
11




Redes EPON
• Fornece versatilidade à rede
12

Redes EPON
Relação entre IEEE 802 e Modelo OSI da ISSO

 • Não podemos falar da Ethernet Óptica sem observar a sua
   relação com o modelo OSI da ISO.
13




Topoogia do Sistema EPON
• As redes EPON têm tipicamente uma topologia em árvore ou em
 ramos, utilizando 1:N splitters ópticos passivos
14




Transmissão de dados EPON
• Canal de Distribuição (Downstream)
15




Formato do Frame EPON
16




Transmissão de dados EPON
• Canal de Retorno (Upstream)
17




Canal de Retorno (Upstream)
• Problema de colisão de dados.
   • Controle de Acesso ao Meio para o Meio Garantido
     • Tipo centralizado
        • IEEE 802.3ah assumiu como modelo o esquema centralizado para o canal de
          retorno (upstream)

     • Ou distribuído
• Problema de alocação de banda
   • O protocolo de controle multi-ponto (MPCP: Multi-point control
     protocol) que facilita a implementação de varias alocações de banda
     na EPON.
   • O MPCP tem dois modos de operação:
     • Modo de alocação de banda
     • Modo de auto-descobrimento
18




Canal de Retorno (Upstream)
• Modo de Auto-descobrimento e alocação de Banda do MPCP
19



Enlace Gigabit Ethernet


• Ampliação do padrão Ethernet (concretamente a versão
 802.3ab e 802.3z do IEEE)
  • Consegue uma capacidade de transmissão de 1 Gigabit por segundo,
    correspondentes a uns 2000 Megabits por segundo de rendimento.
• Tecnologia muito recente e ainda pouco normalizada.
• Não exige grande investimento, já que as especificações
  técnicas são mantidas.
• A rede Gigabit Ethernet suporta transmissões Full-duplex.
  • aumentam-se as distâncias de alcance, transmissão de dados pode
    chegar a 2 Gb/s e é eliminada a colisão.
• Tecnologias Ópticas de 100 Gigabit Ethernet (futuro)
20




GPON
• Tecnologia de acesso de grandes largura de
  banda;
• Padronizada: ITU-T, série G 984.4;
• Três componentes principais:
  • OLT GPON;
  • Repetidores ópticos;
  • ONT;
21




GPON
                   Fluxos de comprimento de
                   onda distintos;
                   Frequência reservada para
                   vídeo;
                   Alcance de 60 km;
                   No entanto, o alcance 0-20
                   km devido a intemperes;
  Topologia GPON
22




GPON
• Redes passivas;
• Informação é transmitida bidirecional;
 • Broadcast;
• Necessidade      de    utilização de   sistema
  criptográfico (dowstream):
• No canal de retorno (upstream) a transmissão é
  realizada pelo TDMA;
23




Conceitos sobre GPON
• Velocidades de transmissão maiores ou igual a 1,2 Gbps;
• Utilizado: 1,2 Gbps (upstream); 2,4 Gbps (dowstream);
• GPON define o alcance lógico e físico;
  • Lógico: 60 km
  • Físico: 10 km e 20 km
    • 10 km é a máxima distância, para altas taxas de transferência

• GPON pode ser demultiplexado até para 64 usuário;
• A proteção na GPON é considerada como uma melhoria
  na confiabilidade;
• Proteção:     chaveamento            forçado       e     chaveamento
  automático;
24




Características da GPON
• FEC (Forward Error Correction);
  • Utiliza técnicas matemáticas de processamento de sinais;
• T-CONT (Transmission Containers);
   • Utilizada na gestão de banda de uma GPON upstream;
• DBA (Dynamic Bandwidth Allocation);
  • Utilizar rápida alocação de bandas dos usuários;
• Segurança;
  • AES (Advanced Encryption Standard), chave de 128, 192 e 256
    bytes;
• Comutação de Proteção;
  • Proteção de investimento;
25




Vantagens da GPON
• Apresenta vantagem relação a outras PON;
 • GPON vs EPON
   • 90% de eficiência de Banda, largura de banda
     de 2,5 Gbps;
 • GPON vs APON ou BPON
   • 20% mais eficiente;
26




Evolução da GPON (10G GPON)
• GPON suporta uma gama de aplicações e
  serviços;
• Diferentes arquiteturas;
• Oferece novas funcionalidades e facilidades;
• 10 Gbps (dowstream); 2,5 Gbps (upstream), 120
  Km e 128 usuários;
• 10G GPON deve ser capaz de operar com
  GPON implantando no ODN;
27




Comparações GPON e EPON

• Pretendo fazer mais 2 slides mostrando as comparações
 entre elas. Estou esperando thiago enviar seu slides.

• Abraços
28




Referências
• Gonçalves, Cláudio Marcelo Livramento. GPON/FTTH. Dissertação,
 Universidade de Madeira. 2009

• BONILHA, Mauricio Lopez. Análise Crítica de Plataformas GPON e
 EPON para Aplicação em Redes Ópticas de Acesso de Alta
 Capacidade. Dissertação, Universidade Estadual de campinas. 2008

• TAKEUTI, Paulo. Projeto de Dimensionamento de Redes Ópticas
 Passivas (PONs). Dissertação, Universidade Estadual de São Paulo.
 2005

• KRAMER, G. What is next for Ethernet PON?, in proceedings of the
 5th Intercional Conference on Optical Internet (COIN'2006), Jeje Island,
 Korea, July 9-13, 2006

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Redes Óticas de Acesso: Padrão EPON e GPON

  • 1. Mestrado em Ciência da Computação Universidade do Estado do Rio Grande do Norte – (UERN) Universidade Federal Rural do Semi-Árido – (UFERSA) REDES ÓTICAS DE ACESSO: PADRÃO EPON E GPON Diego Grosmann, Fabio Abrantes Diniz Thiago Reis
  • 2. 2 Sumário • Introdução (Redes PON) • Tecnologias • Desafios • Arquitetura • GPON;
  • 3. 3 Introdução • A evolução cada vez mais rápida da internet, vem demandando maiores taxas de transmissão de dados entre máquinas. • A rede óptica passiva (PON) vem se apresentar como uma opção para essa problemática.
  • 4. 4 Redes de Acesso Locais OLT (Terminal de linha Óptica) , ONT (Terminal de Rede Óptica)
  • 5. 5 Tecnologias de Acesso usando Cobre e Fibra CO - Escritorio Central, HE – Central de Equipamentos
  • 6. 6 Desafios: • Conectar residências, pequenas, médias e grandes empresas aos serviços oferecido pela rede; • Oferecer multiserviços: voz, vídeo e dados; • Redução de custo – baixo compartilhamento; • Ambiente não controlado – fora das estações; • Alimentação • Expectativa de 100% de confiabilidade pelo cliente;
  • 7. 7 Arquitetura FTTx Fiber To The Building (Fibra até o edificio) Fiber To The Home (Fibra até a casa) Fiber To The Desk (Fibra até o computador)
  • 8. 8 Arquitetura de Redes PON ONU (Unidade de Rede Óptica, ou ONT, Terminal de rede Óptica)
  • 9. 9 Arquitetura ODN (Rede de Distribuição Óptica)
  • 10. 10 O que é Redes EPON  Nome dado ao padrão IEEE 802.3ah  Possui o protocolo e o formato de quadro 802.3 do IEEE (Ethernet).  Realiza um tratamento das informações de modo nativo com as redes Ethernet.  Sem necessidade de camadas adicionais de protocolo para a extensão dessas redes até o usuário final  Taxas de até 10 Gbit/s em redes locais, metropolitanas e de longas distâncias (20km)(LANs, MANs,WANs)  topologia de fibra óptica do tipo ponto-multiponto • Serviços conectividade Ethernet e serviços viáveis. • Transporta os dados encapsulados em frames Ethernet • facilita o transporte de pacotes IP e a operabilidade entre as LANs Ethernet instaladas.
  • 11. 11 Redes EPON • Fornece versatilidade à rede
  • 12. 12 Redes EPON Relação entre IEEE 802 e Modelo OSI da ISSO • Não podemos falar da Ethernet Óptica sem observar a sua relação com o modelo OSI da ISO.
  • 13. 13 Topoogia do Sistema EPON • As redes EPON têm tipicamente uma topologia em árvore ou em ramos, utilizando 1:N splitters ópticos passivos
  • 14. 14 Transmissão de dados EPON • Canal de Distribuição (Downstream)
  • 16. 16 Transmissão de dados EPON • Canal de Retorno (Upstream)
  • 17. 17 Canal de Retorno (Upstream) • Problema de colisão de dados. • Controle de Acesso ao Meio para o Meio Garantido • Tipo centralizado • IEEE 802.3ah assumiu como modelo o esquema centralizado para o canal de retorno (upstream) • Ou distribuído • Problema de alocação de banda • O protocolo de controle multi-ponto (MPCP: Multi-point control protocol) que facilita a implementação de varias alocações de banda na EPON. • O MPCP tem dois modos de operação: • Modo de alocação de banda • Modo de auto-descobrimento
  • 18. 18 Canal de Retorno (Upstream) • Modo de Auto-descobrimento e alocação de Banda do MPCP
  • 19. 19 Enlace Gigabit Ethernet • Ampliação do padrão Ethernet (concretamente a versão 802.3ab e 802.3z do IEEE) • Consegue uma capacidade de transmissão de 1 Gigabit por segundo, correspondentes a uns 2000 Megabits por segundo de rendimento. • Tecnologia muito recente e ainda pouco normalizada. • Não exige grande investimento, já que as especificações técnicas são mantidas. • A rede Gigabit Ethernet suporta transmissões Full-duplex. • aumentam-se as distâncias de alcance, transmissão de dados pode chegar a 2 Gb/s e é eliminada a colisão. • Tecnologias Ópticas de 100 Gigabit Ethernet (futuro)
  • 20. 20 GPON • Tecnologia de acesso de grandes largura de banda; • Padronizada: ITU-T, série G 984.4; • Três componentes principais: • OLT GPON; • Repetidores ópticos; • ONT;
  • 21. 21 GPON Fluxos de comprimento de onda distintos; Frequência reservada para vídeo; Alcance de 60 km; No entanto, o alcance 0-20 km devido a intemperes; Topologia GPON
  • 22. 22 GPON • Redes passivas; • Informação é transmitida bidirecional; • Broadcast; • Necessidade de utilização de sistema criptográfico (dowstream): • No canal de retorno (upstream) a transmissão é realizada pelo TDMA;
  • 23. 23 Conceitos sobre GPON • Velocidades de transmissão maiores ou igual a 1,2 Gbps; • Utilizado: 1,2 Gbps (upstream); 2,4 Gbps (dowstream); • GPON define o alcance lógico e físico; • Lógico: 60 km • Físico: 10 km e 20 km • 10 km é a máxima distância, para altas taxas de transferência • GPON pode ser demultiplexado até para 64 usuário; • A proteção na GPON é considerada como uma melhoria na confiabilidade; • Proteção: chaveamento forçado e chaveamento automático;
  • 24. 24 Características da GPON • FEC (Forward Error Correction); • Utiliza técnicas matemáticas de processamento de sinais; • T-CONT (Transmission Containers); • Utilizada na gestão de banda de uma GPON upstream; • DBA (Dynamic Bandwidth Allocation); • Utilizar rápida alocação de bandas dos usuários; • Segurança; • AES (Advanced Encryption Standard), chave de 128, 192 e 256 bytes; • Comutação de Proteção; • Proteção de investimento;
  • 25. 25 Vantagens da GPON • Apresenta vantagem relação a outras PON; • GPON vs EPON • 90% de eficiência de Banda, largura de banda de 2,5 Gbps; • GPON vs APON ou BPON • 20% mais eficiente;
  • 26. 26 Evolução da GPON (10G GPON) • GPON suporta uma gama de aplicações e serviços; • Diferentes arquiteturas; • Oferece novas funcionalidades e facilidades; • 10 Gbps (dowstream); 2,5 Gbps (upstream), 120 Km e 128 usuários; • 10G GPON deve ser capaz de operar com GPON implantando no ODN;
  • 27. 27 Comparações GPON e EPON • Pretendo fazer mais 2 slides mostrando as comparações entre elas. Estou esperando thiago enviar seu slides. • Abraços
  • 28. 28 Referências • Gonçalves, Cláudio Marcelo Livramento. GPON/FTTH. Dissertação, Universidade de Madeira. 2009 • BONILHA, Mauricio Lopez. Análise Crítica de Plataformas GPON e EPON para Aplicação em Redes Ópticas de Acesso de Alta Capacidade. Dissertação, Universidade Estadual de campinas. 2008 • TAKEUTI, Paulo. Projeto de Dimensionamento de Redes Ópticas Passivas (PONs). Dissertação, Universidade Estadual de São Paulo. 2005 • KRAMER, G. What is next for Ethernet PON?, in proceedings of the 5th Intercional Conference on Optical Internet (COIN'2006), Jeje Island, Korea, July 9-13, 2006