REDES DE ACESSO PARTE E - REDES DE
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1. Cada c lula PLOAM preenchida com 27 concess es grants Estas concess es s o usadas pela ONUs para o acesso na fibra upstream Por cada trama s o necess rios 53 concess es as quais s o inseridas nas primeiras duas c lulas de PLOAM do frame downstream Todas as 53 concess es s o activas non idle A ltima concess o da segunda c lula de PLOAM preenchida com uma concess o inactiva idle Todos da concess o os campos das seis c lulas restantes de PLOAM para o caso assim trico s o preenchidas com as concess es inactivas e portanto n o ser o usados pela ONU O comprimento de uma concess o de 8 bit Os tipos seguintes s o definidos na Tabela 7 Tabela 7 Especifica o das concess es grants excepto 11111101 11111110 11111111 Tipo Codifica o Defini o Data grant Qualquer valor Para indicar uma concess o de dados upstream espec fica de uma ONU aa O valor da concess o de dados atribu do ONU durante o protocolo 11111101 ranging com a mensagem de grant allocation A ONU pode enviar uma c lula de dados ou uma pilha inactiva se n o tiver c lula de dados 11111110 i 4 disponivel 11111111 PLOAM grant Qualquer valor Para indicar uma concess o PLOAM upstream espec fica de uma ONU O valor da concess o da PLOAM atribu do ONU durante o protocolo ranging com a mensagem de grant allocation A ONU envia sempre uma c lula PLOAM em resposta a esta concess o Divided slot2. grant Qualquer valor excepto 11111101 11111110 11111111 Para indicar uma concess o de um divided slot upstream a um grupo espec fico de ONUs O OLT atribui a concess o a um grupo de ONUs usando a mensagem de Divided slot grant configuration Cada ONU deste conjunto emite um minislot Reserved grants Qualquer valor excepto 11111101 11111110 Numa vers o posterior outros tipos da concess o ser o usados para concess es espec ficas de dados por exemplo para endere ar uma interface espec fica de uma ONU ou a uma classe espec fica de QoS Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 11111111 Ranging grant 11111101 Usado no processo de ranging A condi o para reagir a esta concess o descrita no protocolo ranging Unassigned 11111110 Para indicar um slot upstream n o utilizado grant Idle grant 11111111 Para desacoplar o ritmo do PLOAM downstream do d bito de c lulas upstream Estas concess es s o ignoradas pelo ONU O CRC utilizado para detec o de erros nos grants Cada CRC protege um grupo de 7 grants O polin mio gerador de CRC g x x x x 1 Este polin mio pode proteger at 15 bytes e tem uma dist ncia de Hamming de 4 podendo detectar erros at 3 bit mas sem possibilidade de correc o Os campos MESSAGE Field transportam os alarmes ou alertas relacionados com OAM provocados por eventos s o tran
3. Full Services Access Networks Fibre to the Building Fibre to the Curb Cabinet Fibre to the Home Gigabit capable Passive Optical Networks Header Error Control Hybrid Fiber Coax Institute of Electrical and Electronics Engineers Interface International Telecommunication Union Telecommunication Sector Loss of Cell Delineation Laser Control Field Loss of Acknowledge Media Access Control Moving Picture Experts Group Network Termination Operation and Maintenance Optical Access Network Optical Branching Device Optical Distribution Network Optical Line Termination Optical Network Unit Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 26 PLOAM PMD PON QoS QPSK RAU RF R S RTT RXCF SDM SNI STB TC TCM TDMA TS UNI VC VoD VP VPI WDM Physical Layer OAM Physical Media Dependent Passive Optical Network Quality of Service Quadrature Phase Shift Keying Request Access Unit Radio Frequency Receive Send reference points Round Trip Time Receiver Control Field Space Division Multiplexing Service Node Interface Set Top Box Transmission Convergence Time Compression Multiplexing Time Division Multiple Access Transport Stream User Network Interface Virtual Channel Video on Demand Virtual Path Virtual Path Identifier Wavelength Division Multiplexing Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra Optica IST Mar o 2005 27
4. Servi os de banda larga assim tricos p ex VoD acesso Internet de banda larga ensino a dist ncia telemedicina Servi os de banda larga sim tricos p ex servi os de telecomunica es para pequenas empresas teleconsultoria PSTN e ISDN A rede de acesso dever permitir servi os telef nicos de modo flex vel apropriados implementa o No cen rio FTTH os servi os s o semelhantes aos do cen rio anterior tendo este cen rio as seguintes vantagens Podem se instalar ONU interiores com vantagens ambientais N o necess rio mudar as ONU interm dias para melhorar a rede de acesso de modo a permitir a evolu o dos servi os de banda larga e multim dia A manuten o mais f cil uma vez que os sistemas de fibra s o mais fi veis que os sistemas h bridos fibra met licos FTTH potencia o desenvolvimento de tecnologias opto electr nicas e a sua redu o de pre o devido ao aumento do volume de produ o Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 A explora o integral destes factores permitir compensar os custos por linha mais elevados do FTTH permitindo encar lo como uma op o vi vel no curto m dio prazo Na figura seguinte mostram se as v rias configura es de FTTx de acordo com o grupo Full Services Access Networks FSAN Operation system Service mode Q3 Passive opti al splitter G 671 FTTH Fiber to the home i Optical fiber G 652 To Lease
5. acesso Al Decoder p Transm Transm rocess Conv Conv module PMD PMD MPEG 2 distrib Coaxial if section Figura 22 Configura o de refer ncia de sistema HFC MPEG 2 A OLT inclui os seguintes blocos principais Fun es de termina o de VB5 ATM fornecendo interoperabilidade com o comutador ATM Fun es de termina o da interface distributiva para interoperabilidade com o OLT Fun es de interfuncionamento com ATM MPEG 2 terminando a conex o ATM e convertendo as em fluxos MPEG 2 TS Fun es da camada f sica espec ficas da rede de acesso permitindo transmiss o bidireccional sobre a rede de acesso HFC O sistema de HFC inclui neste caso transmiss o upstream de dados do utilizador permitindo o provisionamento de servi os interactivos Esta transmiss o baseada no protocolo TDMA e na modula o QPSK de acordo com especifica es DAVIC A transmiss o downstream da informa o associada ao protocolo TDMA ocorre usando uma portadora diferente da usada para a informa o do utilizador 3 6 3 Sistema HFC baseado em ATM Este sistema bidireccional e utiliza ATM para a converg ncia de transmiss o de servi os interactivos Os servi os distributivos podem ainda ser transportados usando portadoras diferentes usando MPEG 2 TS sobre diferentes Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 23 portadoras como especificado em IEEE 802 14 Draft A corresp
6. meio inclui os esquemas da modula o para ambos os canais upstream e downstream que podem ser diferentes em cada sentido A especifica o permite definir mais de um tipo de camada f sica dependente do meio em cada direc o A camada da converg ncia de transmiss o ser respons vel para controlar o acesso distribu do ao recurso upstream da PON atrav s de m ltiplas ONUs Este um elemento chave do protocolo e afectar directamente o QoS do ATM resultante Os protocolos ATM n o dever o ser afectados pela sua opera o sobre a PON Em ambas a OLT e ONU as fun es executadas na camada ATM incluem reencaminhamento de c lulas A Figura 10 mostra um exemplo de uma ONU no caso de FTTH A ONU activa e separa a rede de acesso da rede de distribui o dom stica As fun es de ONU incluem Interface da ODN interface de servi o multiplexing demultiplexing de transmiss o multiplexing demultiplexing de clientes e servi os fornecimento de energia Service shell Core shell EE Service Customer Interface and Customer x Function Transmission ODN Multiplex multiplex demult Interface ODN SLAR function function Demultiplex services Function Service Interface Power Function Common Shell Figura 10 Exemplo de blocos funcionais de ONU O m dulo ODN interface function assegura o processo de convers o opto electr nico Este m dulo extrai as c lulas ATM do canal PON downstream e in
7. no pedido da OLT O processo come a ap s a recep o da primeira chave de uma determinada ONU O fluxo da mensagem churning mostrado na Figura 17 Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 OLT ONU new key request new churning key 3 times churning key update 1 tp 32 X Tploam _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ churning_key_update_3 new key active dechurn with new key Acknowledge 3 times Figura 17 Fluxo de mensagens de churn Ap s recep o da nova mensagem new key request a ONU responde com um new_churning_key O ONU emite a esta mensagem 3 vezes consecutivas Se o OLT receber 3 chaves novas id nticas emite a um churning key update 3 vezes em 3 c lulas PLOAM com um intervalo apropriado de 32 x Tploams entre elas para protec o contra perda das mensagens Estas mensagens t m a prioridade mais elevada em rela o a todas as outras mensagens O n mero de seqii ncia a mensagem i inclu do nestas mensagens Se pelo menos uma destas mensagens for recebido o ONU sabe quando a chave nova activada na OLT pois o atraso das mensagens a priori conhecido A nova chave fica v lida 32 x Tploam ap s a terceira mensagem do churning key update O ONU envia 3 confirma es ap s ter recebido qualquer uma das 3 mensagens de actualiza o de chave Seo OLT n o receber nenhuma confirma o de recep o ap s um intervalo de 30
8. note 1 note 1 cell 1 cell 2 cell 3 cell 53 3 overhead bytes per cell contents programmable by OLT Figura 14 Formato de trama para PON a 155 52 Mbps Os bytes de overhead da trama upstream s o listados na tabela seguinte Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 Tabela 5 Bytes de overhead da trama upstream Campo Objectivo Guard time Proporciona dist ncia entre duas c lulas ou dois minislots consecutivos para evitar colis es Preamble Extrai a fase da c lula ou do minislot recebido em rela o ao sincronismo local do OLT e ou adquire a sincroniza o de bit e a recupera o da amplitude Delimiter Um teste padr o nico que indica o come o da c lula ATM ou do minislot que pode ser usado para sincroniza o de byte O comprimento m nimo do tempo de guarda 4 bits O oberhead total 24 bits O comprimento do tempo de guarda o padr o de teste do preamble e o teste padr o do delimitador s o program veis sob controlo do OLT O conte do destes campos definido pela mensagem de Upstream overhead nas c lulas downstream de PLOAM Trama PON assim trica de 622 155 Mbit s Na trama PON para 622 155 Mbit s o ritmo downstream exactamente quatro vezes o da PON sim trica tal como se mostra na Figura 15 DOWNSTREAM FRAME FORMAT Tframe 4 x 56 cells of 53 bytes PLOAM ATM PLOAM ATM 1 cell 1 to 27 2 cell 28 to 54 UPSTREAM FRAME FOR
9. 0 ms ap s ter emitido a ltima mensagem do churning key update o OLT activa o estado de Loss of Acknowledge LOAi para esta ONU O OLT indica ao ONU que VPs churned que emite mensagem do churned VP 3 vezes Espera reconhecer antes de passar este VP rio abaixo ao ONU Se nenhum reconhe a estiver recebido dentro do ms 300 ap s ter emitido a ltima mensagem do churned VP o OLT detectar o estado de LOAi 3 4 4 Protocolo MAC O controlador do MAC no OLT atribui a largura de banda upstream na PON entre as ONUs de uma maneira justa e necessita de informa o executar esta tarefa O ONU mapeia a informa o requerida no campo do payload do minislot que parte de um Divided slot permitido ONU enviar este minislot ap s ter recebido uma concess o correspondente do divided slot Esta concess o estabelecida ou libertada usando a mensagem de Divided Slot Grant configuration O comprimento e o offset do minislot s o enviados na mesma mensagem 3 4 5 Fun es TC espec ficas de ATM No canal downstream as c lulas ATM s o definidas de acordo com as normas internacionais nomeadamente de acordo com a ITU T 1 361 O controlo de erros do cabe alho e o delineamento de c lulas s o definidas de acordo com a 1 432 1 As opera es de scrambler s o tamb m definidas de acordo com a 1 432 1 sendo utilizado m todo de scrambler de c lulas distribu do para sistemas de transporte baseado em c lulas As c lulas idle tamb m definidas de acor
10. 005 12 A Figura 11 mostra a configura o f sica gen rica da ODN S R O Ou 060m Figura 12 Configura o f sica gen rica da ODN As caracter sticas b sicas da ODN j foram apresentadas no cap tulo 2 pelo que n o s o aqui detalhadas Relativamente interfaces a Figura 12 apenas detalha as interfaces nos sentidos upstream e downstream Oru Ord Olu Old 3 3 Estrutura de protocolos da APON O modelo da refer ncia de protocolos da APON dividido em camada F sica e ATM analogamente a 6 902 1 326 G 982 Um exemplo de camadas protocolares APON na tabela seguinte Na APON a camada Path corresponde ao VP da camada do ATM A camada Section dividida em PON transmiss o e em subcamadas de adapta o que correspondem ao sub layer da converg ncia de transmiss o do B ISDN na recomenda o 1 321 de ITU T O sublayer de PON transmiss o termina a fun o requerida de transmiss o no ODN As fun es espec ficas de PON s o terminadas pela subcamada de PON transmiss o n o sendo vistas da subcamada de adapta o Tabela 3 Estrutura de camadas da rede ATM PON Camada Subcamada Sub subcamada Fun es ATM VP Path layer Ver 1 732 Transmission Section layer Adaptation Ver 1 732 ea Transmission Ranging menyereense PON transmission Cell slot allocation MAC c Bandwidth allocation Privacy and security Frame alignment Burst synchronization Bit byte synchronization
11. AN baseada em sistemas de transmiss o HFC Nesta sec o analisam se os elementos principais da rede de um sistema HFC nomeadamente os componentes pticos S o considerados dois tipos de sistemas HFC 1 sistemas de acordo com as especifica es DVB com transmiss o downstream baseado em MPEG2 TS Transport Stream como em EN 300 429 excluindo transmiss o upstream 2 sistemas de acordo com as especifica es DAVIC incluindo transmiss o upstream baseado em TDMA para o acesso largura de faixa atribu da e modula o QPSK DAVIC 1 0 Parte 8 3 6 1 Sistema de distribui o HFC unidireccional A configura o de refer ncia de um sistema de distribui o HFC que s transporta dados do servi o ao utilizador na direc o downstream mostrada na figura seguinte Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 22 MPEG 2 distrib vf Decoder process Transm Conv module PMD Coaxial section Figura 21 Configura o de refer ncia de sistema de distribui o HFC O OLT HFC constitu do por dois blocos funcionais principais o m dulo de interface com as fun es distributivas e o m dulo de interface com a camada f sica da rede de acesso 3 6 2 Sistema HFC MPEG 2 bidireccional A figura seguinte mostra a configura o de refer ncia de um sistema HFC bidireccional com MPEG 2 TS para a parte digital da converg ncia de transmiss o sobre a rede de
12. D3 18 LCF4 30 LCF16 42 RXCFII 7 MESSAGE FIELDA4 19 LCF5 31 LCF17 43 RXCF12 8 MESSAGE FIELDS 20 LCF6 32 RXCFI1 44 RXCF13 9 MESSAGE FIELD6 21 LCF7 33 RXCF2 45 RXCFI4 10 MESSAGE FIELD 22 LCF8 34 RXCF3 46 RXCFI5 11 MESSAGE FIELDS 23 LCF9 35 RXCF4 47 RXCF16 12 MESSAGE_FIELD9 24 LCF10 36 RXCF5 48 BIP As c lulas PLOAM s o terminadas na camada Transport Specific TC da OLT O conte do das c lulas PLOAM processado desde que a ONUi esteja sincronizada Os campos MESSAGE Field transportam os alarmes ou alertas relacionados com OAM de modo an logo ao canal upstream O campo BIP usado para monitoriza o do BER no canal upstream de modo an logo ao do canal downstream Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 Um byte BIP da c lula PLOAM calculado pelo ONU sobre todos os bytes das c lulas enviadas entre dois BIPs consecutivos exceptuando os bytes de cabe alhos e os minislots Tal como no caso downstream cada dos bits do byte BIP o ou exclusivo de todos os bits mesma posi o em todos os bytes cobertos antes de scrambling A cobertura do BIP8 depende do n mero de c lulas entre dois PLOAMs consecutivos logo da largura de banda atribu da ONU Visto que a OLT que define o d bito de uma cada ONU pode aumentar esse d bito para ter uma maior exactid o das medidas de BER O campo Laser Control Field LCF usado manter a pot ncia ptica m dia especificada Est
13. MAT PLOAM ATM 8 cell 190 to 216 contain 53 upstream grants Tframe 53 cells per frame cell 3 ATM ATM ATM ATM note 1 note 1 note 1 note 1 cell 1 cell 2 cell 53 3 overhead bytes percell Figura 15 Formato de trama para PON de 622 08 Mbps 155Mbps 3 42 Downstream PLOAM structure A 1 432 1 identifica tr s tipos de fluxos PLOAM transportados por c lulas de manuten o usando um padr o espec fico no cabe alho O fluxo F3 especifica o padr o do cabe alho ATM para o n vel path VP como 00000000 00000000 00000000 00001001 HEC 01101010 A tabela 6 mostra o conte do da c lula PLOAM downstream O n mero que antecede o nome do campo indica a posi o do campo na c lula de 1 a 48 bytes Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 16 Tabela 6 Conte do da c lula PLOAM downstream 1 IDENT 13 GRANT9 25 GRANT20 37 MESSAGE FIELDI 2 SYNCI 14 GRANTIO 26 GRANT21 38 MESSAGE FIELD2 3 SYNC2 15 GRANTII1 27 CRC 39 MESSAGE FIELD3 4 GRANTI 16 GRANT12 28 GRANT22 40 MESSAGE FIELD4 5 GRANT2 17 GRANT13 29 GRANT23 41 MESSAGE FIELDS 6 GRANT3 18 GRANT14 30 GRANT24 42 MESSAGE FIELD6 7 GRANT4 19 CRC 31 GRANT25 43 MESSAGE FIELD 8 GRANTS 20 GRANTI5 32 GRANT26 44 MESSAGE FIELD8 9 GRANT6 21 GRANTI6 33 GRANT27 45 MESSAGE FIELD9 10 GRANT 22 GRANT17 34 CRC 46 11 CRC 23 GRANT18 35 MESSAGE PON ID MESDA E MEUDIG 12 GRANT8 24 GRANT19 36 MESSAGE ID RARE 48 BIP
14. ODN Interface Tributary Function Interface Function V5 x V p Interface gt x OAM Local exchange Figura 11 Exemplo de blocos funcionais de OLT O m dulo Tributary interface functions tem interface com um ou v rios N s de Servi o Este m dulo assegura a inser o de c lulas ATM no canal upstream SDH e na extrac o de c lulas ATM do canal downstream do SDH Este m dulo ode ser duplicado no caso de ser necess rio mecanismos de protec o de falhas O m dulo de MUX fornece as conex es VP entre uma fun o de interface do tribut rio e a fun o de interface de ODN A informa o de dados plano do utilizador sinaliza o e fluxos de OAM trocada usando VCs do VP O m dulo ODN interface function assegura o processo de convers o opto electr nica Este m dulo insere c lulas ATM no canal downstream da PON e extrai c lulas ATM do canal upstream da PON 3 24 Optical Distribution Network ODN Em geral a ODN fornece os meios pticos de transmiss o para a conex o f sica das ONUs aos OLTs As ODNs individuais podem ser combinados e estendidas com a utiliza o de amplificadores pticos 6 982 A ODN pode incluir elementos pticos passivos como fibra ptica single mode e cabos fitas de fibra ptica e cabos de fita conectores pticos ramificadores passivos atenuadores pticos passivos jun es splices Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2
15. Physical medium dependent E O adaptation Wavelength division multiplexing Fibre connection Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 Analisamos em seguida as duas camadas b sicas da APON physical medium dependent e section layer 3 3 1 Camada dependente do meio f sico ATM PON O d bito de transmiss o na linha ter os seguintes valores nominais 1 Sim trico para FTTCab C B H 155 52 Mbit s 2 Assim trico para FTTCab C B 155 52 Mbit s upstream 622 08 Mbit s downstream H 4 tipos do ONUs que s o distinguidos pelos d bitos de 155 52 Mbit s e 622 08 Mbit s e pelas perdas pticas do caminho da classe B e classe C Na sec o ptica o objectivo de taxa de erro Bit Error Ratio BER m ximo de 1 x 107 para o pior caso de dispers o e atenua o do caminho ptico Os sinais s o transmitidos upstream e downstream atrav s do meio de transmiss o A transmiss o bidireccional realizada atrav s da t cnica de multiplexagem por divis o de comprimento de onda WDM empregando comprimentos de onda nas regi es de 1310 nm e 1550 nm em uma nica fibra ou por transmiss o unidireccional em um cada de duas fibras transmiss o simples na regi o de 1310 nm A codifica o de linha uspstream e downstream NRZ em que o n vel elevado de luz corresponde ao 1 bin rio e o n vel baixo ao O bin rio Na direc o downstream a gama de gama de comprimentos de onda par
16. REDES DE ACESSO PARTE E REDES DE ACESSO EM FIBRA PTICA M rio Serafim Nunes IST Mar o 2005 1 INTRODU O 2 REDE DE DISTRIBUI O PTICA 2 1 Introdu o 2 2 Defini o de arquitecturas ODN 2 3 Fun es da ODN 2 4 Gamas de comprimentos de onda 2 5 Especifica o do caminho ptico 2 6 Especifica o de perdas 2 7 Componentes pticos passivos 2 8 Arquitecturas da rede de acesso ptica 2 9 Rede ptica Passiva PON 3 REDE PTICA PASSIVA ATM APON 3 1 Configura o de Refer ncia 3 2 Blocos funcionais 3 2 1 Optical Line Termination OLT 3 2 2 Optical Network Unit ONU 3 2 3 Optical Line Termination OLT 3 2 4 Optical Distribution Network ODN 3 3 Estrutura de protocolos da APON 3 3 1 Camada dependente do meio f sico ATM PON 3 4 Camada Converg ncia de Transmiss o para ATM PON 3 4 1 Estrutura da trama TC 3 4 2 Downstream PLOAM structure 3 4 3 Upstream PLOAM structure 3 4 4 Protocolo MAC 3 4 5 Fun es TC espec ficas de ATM 3 5 Arquitectura funcional de alternativas para evolu o da ODN 3 6 Evolu o de OAN baseada em sistemas de transmiss o HFC 3 6 1 Sistema de distribui o HFC unidireccional 3 6 2 Sistema HFC MPEG 2 bidireccional 3 6 3 Sistema HFC baseado em ATM 3 6 4 Sistemas overlay HFC e FTTB C 4 REFER NCIAS 5 ACR NIMOS O veqa auuawrnNrnN md 1 Introdu o A utiliza o de fibra ptica possibilita uma solu o definitiva para as redes de acesso dom sti
17. RK FOR ANALOGUE SIGNALS FTTB C ODN Figura 24 Overlay de redes FTTB C e HFC Onde as redes HFC e FTTB C s o sobrepostas poss vel multiplexar os sinais an logos que prov m de uma rede HFC e os sinais digitais que v m de uma rede FTTB C no mesmo cabo coaxial para o utilizador usando FDM Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 24 Neste caso a fun o do combinador podia ficar situada em qualquer ponto entre do segmento drop entre a ONU e os blocos funcionais do NT Esta solu o permite a integra o de sinais an logos de CATV e de sinais digitais interactivos de banda larga no mesmo meio O fornecimento de energia ONU podia ser feito no mesmo cabo de alimentador coaxial usado para transportar o sinal de RF 4 Refer ncias 1 ETSI ETS 300 681 Optical Distribution Network ODN for Optical Access Network OAN June 1997 2 ETSI TS 101 272 ATM Passive Optical Networks PONs and the transport of ATM over digital subscriber lines June 1998 3 ITU T Rec G 983 1 Broadband Optical Access Systems Based on Passive Optical Networks PON 1998 4 ITU T Rec G 983 2 ONT Management and Control Interface Specification for ATM PON 1999 5 ITU T Rec G 983 3 Broadband Optical Access Systems with Increased Service Capability by Wavelength Allocation 2001 6 ITU T Rec G 984 1 Gigabit capable Passive Optical Networks GPON General characterist
18. a em fibra nica dever ser de 1480 nm a 1580 nm Com duas fibras dever ser na gama de 1260 nm to 1360 nm Na direc o upstream a gama de gama de comprimentos de onda dever ser de 1260 nm a 1360 nm 3 4 Camada Converg ncia de Transmiss o para ATM PON Na tabela seguinte apresentam se os requisitos b sicos da camada de Converg ncia de Transmiss o para ATM PON Tabela 4 Requisitos da camada TC de ATM PON Cell rate decoupling 1 432 1 Correc o de erros do HEC 1 432 1 N mero maximo de caminhos virtuais por PON 4 096 Capacidade m nima de endere amento 64 ONUs As PON podem usar os 12 bits de endere o do campo VP do cabe alho das c lulas ATM tal como usado na interface VBS Figura 14 Os valores de VPI na PON n o t m de ser iguais aos valores de VPI na VB5 porque o OLT tem funcionalidades de cross connect O limite de at 4096 VPs evita grandes tabelas na ONU e permite o uso eficiente dos recursos da PON VPl 12 bit VPI 8 bit VPL VPlox Figura 13 Utiliza o de VP na PON O sinal downstream difundido broadcast a todas as ONUs na PON Cada transmiss o upstream de cada ONU controlada pela OLT e concedido pelo downstream usando a t cnica de multiplexagem por divis o no tempo TDMA Deve ser minimizado o overhead da trama de transmiss o para maximizar a capacidade dos canais downstream e upstream O sistema deve ter capacidade para garantir o transporte de informa o de d
19. ascata de P elementos de caminhos pticos R S L S R optical path j th optical path element T connector m splice gt optical branching device Figura 5 Esquema de caminhos pticos entre a OLT e a ONU O j th elemento de caminho ptico consiste de fibra ptica de comprimento Lj e dos seguintes componentes pticos passivos a sequ ncia de componentes em cada elemento do caminho arbitr ria j th ramificador ptico com r cio de reparti o hj nj hj 1 nj 1 kj conectores com kj gt 0 mj splices Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 2 6 Especifica o de perdas O n vel de perdas para o or amento de pot ncia ptica definida como as perdas em dB entre pontos de refer ncia no S R e no R S do ODN Isto inclui a perda devido ao comprimento da fibra e aos componentes pticos passivos por exemplo ramificadores splices e conectores pticos O n vel de perdas tem o mesmo valor na direc o downstream e upstream A perda ptica de um caminho ptico da ODN calculada adicionando as perdas de todos os pticos dos componentes ao longo do caminho ptico Ser usada uma abordagem estat stica para a soma de perdas a fim evitar uma sobre especifica o do ODN A distribui o estat stico da perda total do caminho ptico ser obtida combinando as distribui es estat sticas das perdas dos v rios componentes do caminho pt
20. bra com configura o de Passive Optical Network PON Uma fibra dividida passivamente por m ltiplas ONUs as quais partilham a capacidade de uma fibra Devido divis o passiva s o necess rias ac es especiais para garantir privacidade e seguran a Para al m disso na direc o upstream necess rio um protocolo de acesso ao meio Medium Access Control MAC para evitar colis es nos dados upstream Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 10 3 2 Blocos funcionais 3 2 1 Optical Line Termination OLT A termina o ptica da linha OLT est entre a interface SNI dos N s de Servi o e a PON O OLT respons vel para gerir todos os aspectos espec ficos do sistema do transporte ATM da PON e juntamente com a ONU respons vel para providenciar o servi o de transporte ATM transparente entre as UNIs e o SNI sobre o PON 3 2 2 Optical Network Unit ONU A unidade de rede ptica ONU fica situada entre a IF PON que liga OLT e a UNI Juntamente com a OLT a ONU respons vel para fornecer o servi o transparente de transporte ATM entre a UNI e o SNI Nesta arquitectura os protocolos de transporte ATM na IF PON consistem na camada f sica dependente do meio PMD na camada da converg ncia de transmiss o TC e na camada ATM Esta arquitectura s se refere ao transporte de ATM Para detalhes adicionais consultar a recomenda o 1 732 de ITU T A camada f sica dependente do
21. cas devido aos elevados d bitos que permite muito superiores a quaisquer outros meios O principal motivo pelo qual esta tecnologia n o est ainda muito difundida est relacionado com os elevados custos da instala o e manuten o dos sistemas pticos convencionais Existem v rios organismos de normaliza o envolvidos na especifica o de diferentes solu es de redes de acesso totalmente em fibra ou em combina o com outras tecnologias O ETSI definiu especifica es de redes de distribui o ptica e redes pticas passivas O ITU definiu igualmente recomenda es em redes de acesso pticas A organiza o FSAN constitu da por operadores de telecomunica es esteve igualmente envolvida na especifica o de redes pticas 2 Rede de Distribui o ptica 2 1 Introdu o O ETSI definiu em 1997 na ETS 300 681 Optical Distribution Network ODN for Optical Access Network OAN 1 a rede de distribui o ptica ODN que parte da rede de acesso ptica OAN R S Om S R Uma ou mais fibras Fibra s de protec o R S pontos de refer ncia Or Om Oi interfaces pticas Figura 1 Configura o f sica gen rica da ODN Tal como se pode observar na Figura 1 a ODN est localizada entre as ONU Optical Network Unit e a OLT Optical Line Termination Em geral a ODN proporciona o meio de transmiss o ptico para a conex o f sica das ONUs s OLT A ODN consiste dos seguintes compone
22. d line F FTTH H Fiber to the building Frame cell i relay FTTH Telephone Fiber to the curb Interactive H E FTTH video Fiber to the cabinet ODN Optical distribution network SNI Service node interface OLT Optical line termination ONT Optical network termination ONU Optical network unit NT Network termination Figura 7 Conceito de FTTx segundo o grupo FSAN 2 9 Rede ptica Passiva PON Para viabilizar a utiliza o de fibra na rede de acesso foi desenvolvido uma configura o denominada Passive Optical Network PON Em sistemas PON todos os elementos activos entre o provedor de servi o e o utilizador s o eliminados ganhando em simplicidade fiabilidade custo de opera o e manuten o Neste sistema v rios utilizadores partilham a mesma fibra A largura de banda pode assim ser atribu da conforme necess rio para cada utilizador Um protocolo eficiente pode tornar o sistema mais rent vel ao utilizar ao m ximo os recursos dispon veis H actualmente duas tecnologias principais de suporte a PONs Rede ptica Passiva baseada em ATM APON Rede ptica Passiva baseada em Ehernet EPON No cap tulo seguinte ser analisada em detalhe a arquitectura da APON Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 3 Rede ptica Passiva ATM APON O ETSI definiu na TS 101 272 ATM Passive Optical Networks PONs and the transport of ATM over digital subscriber li
23. do com a 1 432 1 s o inseridas na OLT e descartadas pela ONU para desacoplamento de ritmo de c lulas As c lulas PLOAM identificadas por um cabe alho espec fico s o igualmente descartadas na ONU No canal upstream o formato das c lulas ATM e o controlo de erros do cabe alho s o igualmente definidas de acordo com as normas internacionais nomeadamente de acordo com a ITU T 1 361 Delineamento de c lulas Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 20 Como no canal upstream as c lulas provenientes das diferentes ONUs chegam OLT com fases diferentes o OLT mant m n diagramas de estado um para cada uma das ONUs activas A Figura 18 mostra o diagrama de estados de um ONU correct delimiter and HEC 8 consecutive incorrect delimiters or HECs Figura 18 Diagrama de estados de delineamento de c lulas Inicialmente o delineamento de c lula efectuado pelo m todo ranging A ONU ajusta o tempo de ida e volta RTT para fazer a c lula chegar no instante correcto OLT O processo ranging pode ser visto como o estado HUNT como definido na recomenda o 1 432 1 Ap s uma c lula com HEC correcto ser detectado o ONU declarado sincronizado Se forem detectados 8 HECs consecutivos incorrectos o ONU declarado fora da sincroniza o LCDi loss of cell delineation e ele ser desactivado e reranged As concess es em curso para esta ONU ser o descartadas Opera o de scramb
24. e campo programado pela ONU pois ele depende da implementa o espec fica do driver do laser upstream O campo Receiver Control RXCF usado no receptor upstream da OLT para recuperar o n vel correcto de dados do sinal anal gico de entrada A OLT programa o padr o de teste usando a mensagem de Upstream Rx control Os Divided slots podem existir num slot upstream e cont m um n mero de minislots provenientes de um conjunto de ONUs A OLT atribui o divided slot a este conjunto de ONUs para que elas emitam o seu minislot O formato do divided slot mostrado na Figura 16 Upstream frame upstream slot ox oy or J IO minislot payload 1 to 53 bytes 3 upstream overhead bytes Figura 16 Formato de Slot dividido Devido natureza do multicast da PON as c lulas downstream s o cifradas churned com uma chave emitida upstream pela ONU A cifra executada para liga es downstream ponto a ponto e pode ser activada ou desactivada por VP na configura o inicial A taxa de actualiza o da chave de pelo menos 1 segundo por ONU A fun o do churn usa uma chave de 3 bytes a qual fornecida pelo ONU a pedido da OLT Esta chave calculada atrav s do ou exclusivo de um n mero aleat ria de 3 bytes com 3 octetos extra dos dos dados upstream do utilizador para aumentar a seguran a Os 3 bytes do c digo s o definidos como X1 a X8 Pl a P16 Como se disse acima a chave de churning fornecida pelo ONU
25. esempenho do sistema e as fun es de OAM expect vel que o sistema tenha uma capacidade do payload equivalente a uma capacidade VC4 de SDH no canal downstream da APON Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 Na interface downstream s o transferidas c lulas ATM de informa o de sinaliza o gest o e c lulas vazias de preenchimento de canal A capacidade de transfer ncia para a interface de 155 52 Mbit s 149 97 Mbit s 155 52 x 54 56 A capacidade de transfer ncia para a interface de 622 08 Mbit s 599 86 Mbit s Na interface upstream s o transferidas c lulas ATM de informa o as c lulas PLOAM as unidades do acesso do pedido RAUs para o canal MAC e os bytes de overhead que s o adicionados frente de cada c lula ATM PLOAM ou RAU A capacidade de transfer ncia para a interface de 155 52 Mbit s tem um limite superior de 147 2 Mbit s 155 52 x 53 56 Mbit s atribu da pelo OLT uma largura de banda extra para o canal upstream para o PLOAM o para o canal MAC A capacidade upstream partilhada entre as ONUs com base nas respectivas bandas atribu das 3 41 Estrutura da trama TC A estrutura downstream da interface para 155 52 Mbit s e 622 08 Mbit s consiste numa sequ ncia cont nua de timeslots em que cada timeslot cont m 53 octetos de uma c lula ATM ou uma c lula PLOAM Cada 28 timeslots introduzida uma c lula PLOAM Na interface de 155 Mbit s a trama downstream c
26. ico Os casos piores e melhores das perdas do caminho ptico s o calculados respectivamente subtraindo ou adicionando ao valor m dio do distribui o resultante um valor igual a tr s vezes o desvio padr o No caso de ser usada uma distribui o gaussiana de perdas de todos os componentes envolvidos a distribui o estat stico global de perdas do caminho total n o necessita de ser calculado e a configura o sendo o caso pior e melhor do caminho ptico calculada directamente como se indica worst case loss mS kC LF DB My 3V mS kC LF bB M best case loss mS kC LF bB M 3V mS kC LF bB M m n mero de splices k n mero de conectores L tamanho da fibra km b n mero de ramificadores pticos S m perda m dia de splice dB C m perda m dia de conector dB F m perda m dia de fibra dB km B m perda m dia de ramificador ptico dB M m perda m dia de dispositivo diverso dB S s desvio padr o de perdas de splice dB C s desvio padr o de perdas de connector dB F s desvio padr o de perdas de fibra dB km B s desvio padr o de perdas de repartidor ptico dB M s desvio padr o de perdas de dispositivo diverso dB A fim de limitar o n mero de diferentes implementa es poss veis s o especificadas tr s classes para as perdas dos caminhos pticos indicadas na tabela seguin
27. ics March 2003 7 ITU T Rec G 984 2 Gigabit capable Passive Optical Networks GPON Physical Media Dependent PMD layer specification March 2003 8 ITU T Rec G 984 3 Gigabit capable Passive Optical Networks G PON Transmission convergence layer specification February 2004 9 ITU T Rec G 984 4 Gigabit capable Passive Optical Networks G PON ONT management and control interface specification June 2004 10 ITU T Rec G 985 100 Mbit s point to point Ethernet based optical access system March 2003 11 ITU T Rec 1 321 B ISDN protocol reference model and its application April 1991 12 ITU T Rec 1 732 Functional characteristics of ATM equipment March 1996 Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 25 Acr nimos AF AAL APON ATM BER BIP BISDN CATV CCIR CRC DAVIC DVB EPON ETSI FDM FSAN FTTB FTTC FTTH GPON HEC HFC IEEE IF ITU T LCD LCF LOA MAC MPEG NT OAM OAN OBD ODN OLT ONU Adaptation Function ATM Adaptation Layer ATM PON Asynchronous Transfer Mode Bit Error Ratio Bit Interleaved Parity Broadband Integrated Services Digital Network Community Antenna Television Cable Television Consultative Committee for International Radio Cyclic Redundancy Check Digital Audio Visual Council Digital Video Broadcast Ethernet PON European Telecommunications Standards Institute Frequency division multiplexing
28. icular da implementa o ponto multiponto Neste caso n o h ramificadores pticos na ODN e um link ptico dedicado consistindo de uma ou mais fibras conecta cada ONU OLT figura 3 Esta configura o chamada arquitectura em estrela simples permitindo que o comprimento m ximo da fibra entre a OLT e a ONU seja maior do que a da configura o ponto multiponto Network SIR side R S User side Figura 3 Exemplo de arquitectura ODN em estrela simples Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 A arquitectura em bus com utiliza o de ramificadores pticos n o equilibrados mostrada na figura 4 O bus pode terminar na ltima ONU conectada ou ser fechada sobre a pr pria OLT por exemplo para fins de protec o ou monitoriza o Os ramificadores pticos n o equilibrados s o empregues para recolher do bus ptico o sinal transmitido pelo OLT e para inserir no bus o sinal transmitido pelo OLT e para inserir no bus o sinal transmitido por cada ONU Os ramificadores pticos n o equilibrados introduzem uma pequena perda no bus e consequentemente retiram do bus uma pequena quantidade de pot ncia A rela o de reparti o determinada por requisitos espec ficos da arquitectura tais como o n mero m ximo de ONUs e a pot ncia ptica m nima requerida entrada de cada ONU RIS SIR Network side for protection or monitoring purposes J ODN F
29. igura 4 Exemplo de arquitectura ODN em Bus 2 3 Fun es da ODN S o identificadas as seguintes fun es s o para o ODN a Conex o ptica directa O ODN fornecer facilidades para a troca directa dos sinais pticos entre a OLT e o ONU Esta fun o n o se aplica ao ponto configura o ODN ponto a ponto pois esta n o cont m ramificadores pticos b Reparti o combina o Splitting combining ptico A reparti o executada nos sinais downstream e combinada nos sinais upstream por meio dos ramificadores pticos c Potencialidade de transporte ptico multi wavelength O ODN permitir a transmiss o simult nea na mesma fibra de sinais com diferentes comprimentos de onda quer na direc o downstream quer upstream d Pontos de monitoriza o pticos A localiza o dos pontos de acesso para teste e monitoriza o ptica de ODN e as medidas realizadas no ODN n o dever o degradar a opera o da liga o do acesso Os pontos de acesso devem ser fornecidos no OAN Os pontos de acesso podem ser localizados no OLT nas ONUs ou pontos intermedi rios no ODN Nos pontos de acesso equipamento de teste ptico tal como OTDRs Optical Time Domain Reflectometers e medidores pticos de pot ncia podem ser conectados As medidas de pot ncia podem ser realizadas em termina es da fibra ou ao longo da fibra usando o equipamento de medi o apropriado e Interface pticas O ODN fornecer fun es f sicas da in
30. ler As c lulas upstream s o scrambled com um polin mio gerador x x 1 sendo inicializado todo a 1 l gico Este padr o somado m dulo 2 a cada c lula ou ao minislot upstream excluindo os octetos dos cabe alhos Ch CEEE EEE DE EE es Es ss Figura 19 Upstream scrambler 3 5 Arquitectura funcional de alternativas para evolu o da ODN A arquitectura funcional apresentada na figura seguinte mostra v rias alternativas poss veis para a evolu o da ODN O suporte de servi os de banda larga incluindo distributivos e interactivos e de banda estreita na mesma ODN pode ser conseguida em camadas diferentes e consequentemente com graus diferentes de integra o Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 21 I serva Serv b bl nason NASD Bem Peres 5 V vi Path V Path Torn y Path Terin Layer TAALI RAG Ta 7 7 Transm Section ji id Sublayer g DE Oy rR EO Apt 5 ER eke a ee a oz E 455 get Ea Wavelength 1 oe me E ae E 36 E ESTAS Lay WE enna Do mere ae Wavelength 2 dst a amp Optical Section ER EQ ee a LD O 2 4 Fibre Adapt H b o WDM O t s Fibre Term E Medium Sublayer Fibre Layer Fibre 2 Fibre 2 A Fibre 1 EEE Fibre 1 ef Tema aren oon Figura 20 Arquitectura funcional de alternativas de ODN Partindo da camada mais baixa o suporte de servi os diferentes pode ser conseguido usando a mesma infra estrutu
31. n mero de ONUs s o conectadas OLT via a ODN Assim a partilha pelas ONUs do meio ptico e dos dispositivos optoelectr nicos da OLT conseguido Podem ser definidas duas arquitecturas b sicas ponto multiponto para a ODN estrela e bus Na figura 2 mostrado um exemplo de uma arquitectura em rvore S o utilizados ramificadores pticos e cascata para repartir o sinal downstream e para combinar os sinais upstream Os ramificadores pticos s o geralmente do tipo 1 n Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 2 Fr 1 evels User RIS SIR O w 1 e a e s n OBD Repartidor ptico Figura 2 Exemplo de arquitectura ODN em estrela Par atingir um desempenho e fiabilidade elevados da rede p ex entrada de sinais adicionais pontos de aceso para teste e monitoriza o protec o da rede por meio de diversidade de caminhos etc podem ser usados ramificadores pticos do tipo h n em que 1 lt h lt n Em geral os ramificadores pticos usados na arquitectura em rvore s o dispositivos equilibrados isto as perdas pticas de uma porta de entrada para qualquer porta de sa da nominalmente a mesma para qualquer delas Este requisito importante para permitir definir regras simples de c lculo de or amento de pot ncia e de projecto geral de rede Nesta norma ETS a configura o ponto a ponto onde a ONU conectada OLT via ODN considerada como um caso part
32. nes 2 uma especifica o detalhada de uma rede ptica passiva PON baseada em tecnologia ATM e numa t cnica de acesso m ltiplo TDMA Este sistema aplic vel a diferentes arquitecturas de rede nomeadamente Fibre to the Cabinet FTTCab e Fibre to the Home FTTH S o igualmente identificados cen rios evolutivos h bridos nomeadamente redes Hybrid fibra ptica Twisted Pair HFTP e Hybrid fibra ptica Coaxial HFC A figura 8 apresenta uma segmenta o usual da rede de acesso ptica incluindo uma parte ptica ODN ligada ao Core e uma parte ligada ao cliente que pode ter diferentes meios de transmiss o nomeadamente par entran ado cabo coaxial ou r dio T Optical Core CPN Drop Distribution Network Medium Network Figura 8 Segmenta o da rede de acesso ptica OAN segundo o ETSI 3 1 Configura o de Refer ncia A configura o de refer ncia da APON definida na G 983 1 mostrada na figura seguinte A ODN oferece um ou mais caminhos pticos entre uma OLT e uma ou mais ONUs Cada caminho ptico definido entre os pontos de refer ncia S e R numa janela de comprimento de onda especificado Service IFpon IFpon V reference point a reference point T reference point AF Adaptation Function Figura 9 Configura o de Refer ncia para uma PON baseada em ATM Este sistema consiste de Optical Line Terminal OLT Optical Network Unit ONU e cabo de fi
33. ntes pticos passivos fibras mono modo cabos de fibras mono modo conectores pticos dispositivos pticos de ramifica o branching atenuadores pticos fixos jun es de fus o fusion splices filtros pticos dispositivos WDM amplificadores pticos Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 Dependendo da realiza o f sica da ODN os pontos S e R em cada extremidade da ODN podem estar localizados na mesma fibra coincidem ou em fibras separadas A ODN oferece um ou mais caminhos pticos entre uma OLT e uma ou mais NUS Cada caminho ptico definido entre os pontos de refer ncia S e R numa janela de comprimento de onde espec fica Na figura 1 est o definidas as seguintes interfaces pticas or interface ptica no ponto de refer ncia R S entre a ONU e a ODN ol interface ptica no ponto de refer ncia S R entre a OLT e a ODN om interface ptica entre os equipamentos de teste monitoriza o e a ODN As propriedades pticas da ODN dever o permitir fornecer qualquer tipo de servi o futuro sem modifica es significativas Este requisito tem um impacto importante nas propriedades dos componentes pticos passivos que constituem a ODN Os requisitos essenciais da ODN s o os seguintes transpar ncia de comprimento de onda ptico dispositivos tais como ramificadores pticos optical branching que n o t m fun es selectivas em compriment
34. o de onda dever o suportar a transmiss o de sinais em qualquer comprimento de onda nas regi es 1310 nm e 1550 nm reciprocidade a invers o dos portos de entrada e sa da n o deve causar altera es significativas nas perdas pticas atrav s dos dispositivos compatibilidade de fibra todos os componentes pticos dever o ser compat veis com fibra mono modo como especificado em EN 188101 As duas direc es de transmiss o ptica na ODN s o identificadas em seguida downstream direc o dos sinais viajando da OLT para a ONU s upstream direc o dos sinais viajando da ONU s para a OLT A transmiss o nas direc es downstream e upstream pode ter lugar na mesma fibra e componentes duplex diplex ou em fibras e componentes separados simplex Duplex refere se ao uso dos mesmos comprimentos de onda em ambas as direc es de transmiss o sobre uma fibra nica Diplex refere se ao uso de diferentes comprimentos de onda para cada direc o de transmiss o sobre uma nica fibra Simplex refere se ao uso de uma fibra diferente para cada direc o de transmiss o 2 2 Defini o de arquitecturas ODN A conex o f sica da OLT e ONUs ODN feita via uma ou duas fibras dependendo do esquema de transmiss o bidireccional adoptado duplex diplex or simplex E permitido o uso de um n mero maior de fibras para fins de amplia o ou de protec o A configura o da ODN deve ser ponto multiponto onde um
35. ondente configura o de refer ncia mostrada na figura seguinte Decoder p Transm Transm rocess Conv Conv module PMD PMD k distrib Coaxial vf section Figura 23 Configura o de refer ncia para sistema HFC baseado em ATM A OLT inclui neste caso os seguintes blocos principais Fun es de termina o de VB5 ATM garantindo a interopera o com o comutador ATM Fun es de termina o da interface distributiva para interoperabilidade com o OLT Fun es da camada f sica espec ficas da rede de acesso permitindo transmiss o bidireccional sobre a rede de acesso HFC A multiplexagem de servi os interactivos ATM e de servi os distributivos ocorre no n vel da portadora 3 6 4 Sistemas overlay HFC e FTTB C No exemplo de uma rede existente de HFC para servi os de difus o com transmiss o anal gica poss vel sobrep la overlay com uma rede de FTTC B a fim de fornecer servi os interactivos digitais adicionais garantindo o investimento precedente da rede HFC A integra o dos servi os pode ser feita num ponto de multiplexagem combinador Neste ponto os diferentes sinais que prov m de diferentes media sistemas s o multiplexados num nico meio para transporte dos diferentes servi os aos utilizadores de uma forma integrada de modo passivo ou activo tal como se mostra na Figura 24 COPPER DROP BASEBAND FTTC B NETWORK FOR BROADBAND INTERACTIVE DIGITAL SIGNALS PASSBAND HFC NETWO
36. ont m 2 c lulas PLOAM e tem comprimento de 56 slots Para a interface de 622 Mbit s a trama downstream cont m 8 c lulas PLOAM e tem comprimento de 224 slots Trama PON sim trica de 155 Mbit s Na direc o upstream a trama cont m 53 slots de 56 bytes A OLT pede ONU para transmitir uma c lula ATM atrav s das concess es feitas nas c lulas downstream PLOAM Com ritmo program vel a OLT pede a uma ONU para transmitir uma c lula PLOAM ou um minislot O d bito upstream de PLOAM depende da funcionalidade requerida contida nas c lulas PLOAM O d bito m nimo por ONU uma c lula PLOAM cada 100 ms O OLT define a largura de banda atribu da aos minislots uspstream As c lulas de PLOAM s o usadas para transportar a informa o OAM da camada f sica Para al m disso elas transportam as concess es usadas pelas pelas ONUs para o acesso upstream Um divided slot ocupa um slot temporal upstream completo e cont m um n mero de minislots de um conjunto de ONUs O protocolo MAC usa os para transferir para o OLT o estado das filas dos ONUs a fim executar uma atribui o din mica da largura de banda O formato da trama downstream e upstream para a PON sim trica mostrado na Figura 14 DOWNSTREAM FRAME FORMAT Tframe 56 cells of 53 bytes PLOAM E ATM ATM PLOAM E ATM ATM 1 cell 1 cell 27 2 cell 28 cell 54 contain 53 upstream grants UPSTREAM FRAME FORMAT Tframe 53 cells per frame ATM ATM ATM ATM note 1 note 1
37. ra f sica as mesmos caleiras o mesmo cabo de fibra mas fibras diferentes Isto mostrado na figura na medium sublayer O n vel baixo da integra o implica a utiliza o de sistemas de transmiss o diferentes para servi os diferentes A segunda alternativa consiste na utiliza o de comprimentos de onda diferentes na camada ptica usando ainda sistemas diferentes de transmiss o para os servi os diferentes A terceira alternativa consiste na utiliza o de um subsistema comum de transmiss o ptica a mesma infra estrutura um comprimento de onda ptico nico uma estrutura de trama nica em cima do qual o protocolo de adapta o de transmiss o Transmision Protocol Adaptation consegue incluir quer bytes incluindo nomeadamente canais de v deo digital codificados e c lulas ATM A fun o do protocolo de adapta o de transmiss o pode tamb m consistir na modula o anal gica de um servi o digital ou canal CCIR podendo assim constatar se a diversidade de op es que este protocolo pode ter A quarta alternativa consiste na utiliza o de ATM e naturalmente de um subsistema comum de transmiss o ptica de um nico formato de fibra de um nico protocolo de adapta o de Transmiss o ATM como um portador comum para todos os outros tipos de servi os A arquitectura inclui as camadas VP e VC no topo das quais s o suportados os servi os atrav s da camada de adapta o ATM AAL adequada 3 6 Evolu o de O
38. sportados atrav s das mensagens nas c lulas PLOAM Todas as mensagens relacionadas com ranging tamb m s o enviadas no campo da mensagem da c lula PLOAM O processamento de uma mensagem recebida no ONU que se relaciona com o procedimento de ranging deve ser completado at ao m ximo do per odo de 6 tramas 6 x Tframe Estas mensagens tamb m s o protegidas por um CRC igual ao das concess es Se o CRC for recebido com erro a mensagem rejeitada O campo Bit Interleaved Parity BIP usado para monitoriza o do BER no canal downstream Um BIP8 de um octeto em cada c lula PLOAM cobre 28 x 53 1 bytes 1483 bytes entre dois BIPs consecutivos Cada um dos bits do octeto BIP8 o ou exclusivo de todos os bits da mesma posi o em todos os octetos cobertos antes de scrambling A ONU compara os BIP8 recebidos com os calculados com base nos octetos recebidos Cada bit que seja diferente contado sendo uma boa estimativa do BER verdadeiro para taxas de erro inferiores a 107 3 4 3 Upstream PLOAM structure A Tabela 8 mostra o conte do da c lula PLOAM upstream O n mero que antecede o nome do campo indica a posi o do campo na c lula de 1 a 48 bytes Tabela 8 Conte do da c lula PLOAM upstream 1 IDENT 13 MESSAGE FIELDIO 25 LCFI1 37 RXCF6 2 MESSAGE PON ID 14 CRC 26 LCF12 38 RXCF7 3 MESSAGE_ID 15 LCF1 27 LCF13 39 RXCF8 4 MESSAGE FIELDI 16 LCF2 28 LCF14 40 RXCF9 5 MESSAGE FIELD2 17 LCF3 29 LCFI5 41 RXCFIO 6 MESSAGE FIEL
39. te Tabela 2 Classes de perdas Classe A Classe B Classe C Perda minima dB 5 10 15 Perda maxima dB 20 25 30 2 7 Componentes pticos passivos A atenua o na fibra especificada em EN 188101 para as regi es de 1550 nm e 1310 nm Para fibra ptica em cabos os coeficientes de atenua o s o especificados em EN 187101 e em EN 187102 O atraso de transmiss o ptica na fibra de aproximadamente 5 ns m Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 As caracter sticas dos ramificadores pticos para dupla janela e r cio de reparti o h n est o em estudo De igual modo est o em estudo as caracter sticas dos splices e atenuadores As especifica es dos conectores est o definidas em ETS 300 671 2 8 Arquitecturas da rede de acesso ptica A parte ptica de uma Rede de Acesso pode ter tr s tipos de arquitectura ponto a ponto ponto a multiponto passiva ponto a multiponto activa A Figura 7 mostra diferentes arquitecturas alternativas de acordo com a extens o da fibra na rede de acesso Fibre to the Home FTTH Fibre to the Building Curb FTTB C Fibre to the Cabinet FTTCab CPN Figura 6 Arquitecturas de rede de acesso ptica OAN As opc es de rede FTTB C e FTTCab diferem apenas na implementa o no terreno pelo que ser o analisadas conjuntamente No cen rio FTTCab C B s o consideradas as seguintes categorias de servi os
40. terface para a conex o ptica ao OLT e ONUs 2 4 Gamas de comprimentos de onda Os comprimentos de onda usados no ODN estar o em 1310 nm na 2 janela e em 1550 nm 3 janela S o apresentadas na tabela seguinte algumas possibilidades para a atribui o do comprimento de onda para servi os interactivos Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 Tabela 1 Comprimentos de onda para servi os interactivos Esquema de N mero de Comprimento de onda T cnica de Futuras transmissao Fibras nan Implementa es bidireccional Simplex 1310 nm upstream SDM 2 1 310 nm down Duplex 1 1 310 nm upstream FDM TCM 1 310 nm down Diplex 1 1 310 nm upstream WDM 1 310 nm upstream 1550 nm down 1310 nm downstream 2 5 Especifica o do caminho ptico A ODN constitu da por P n veis de reparti o embora tipicamente se adoptem apenas um ou dois n veis Na ODN podem ser identificados v rios caminhos pticos em que cada caminho ptico conecta uma ONU espec fica ao OLT O caminho ptico entre a OLT e a ONU ou mais geralmente entre os pontos de refer ncia S R e R S formado por uma cascata de P elementos de caminhos pticos Na figura 5 que d a uma representa o esquem tica do caminho ptico downstream entre a OLT e um ONU espec fico ou mais geralmente entre os pontos de refer ncia S R e R S o nivel de reparti o P th mostrado como uma c
41. troduz c lulas ATM no canal ATM upstream baseado na sincroniza o adquirida do sincronismo de trama downstream Redes de Acesso Parte E Redes de Acesso em Fibra ptica IST Mar o 2005 11 O m dulo Transmission multiplex demultiplexing MUX multiplexa o tr fego das interfaces de servi o para a interface ODN S as c lulas ATM v lidas passam atrav s do MUX Deste modo muitos VPs pode compartilhar eficazmente as larguras de banda upstream atribu das a cada um O m dulo Service Interface function implementa a interface UNI com um terminal ATM Este m dulo pode assegurar a inser o de c lulas ATM no canal usptream e a extra o de c lulas ATM do canal downstream 3 2 3 Optical Line Termination OLT O OLT conectado s redes comutadas atrav s de interfaces normalizadas VB5 x V5 x No lado de distribui o apresenta acessos pticos de acordo com os requisitos acordados em termos de d bitos or amento de pot ncia etc A Figura 11 mostra um exemplo dos blocos funcionais de um OLT O OLT inclui fun es das interfaces tribut rias das interfaces ODN e fun es de multiplexing demultiplexing para comuta o de VPs Esta fun o n o impossibilita fun es ao n vel de canais virtuais VC na OLT que s o contudo deixadas para estudo posterior Core shell Service shell ODN Interface Tributary Function Interface Function Transmission ATM MUX demux Cross b connect e Core Function e Network
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