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PROJETO DE REDE DE COMPUTADORES: Redes Gpon
Carlos Andrey
Francisco Anderson
Ramilson
RESUMO
Este artigo tem como objetivo fazer uma breve apresentação da tecnologia baseada em redes ópticas passivas, o GPON (Gigabit capable Passive Optical Network). Este trabalho está organizado da seguinte forma: uma breve abordagem sobre o histórico das redes PON, implementação e características de uma topologia de distribuição de sinal óptico, com suas vantagens e desvantagens nas redes de telecomunicações.
PALAVRAS CHAVES: Gpon, Pon, Redes Ópticas.
INTRODUÇÃO
A utilização de fibras ópticas nas redes de acesso, denominada Fiber to the Premises (FTTP), foi proposta há mais de 20 anos (HOWARD, 2005), para atender ao contínuo aumento da demanda de banda pelos usuários das redes de telecomunicações. Entretanto, só recentemente a oferta de novos serviços e aplicações cada vez mais diversificados e sofisticados, como, por exemplo, videoconferência, vídeo sob demanda, jogos on-line e voz sobre IP, justificou o investimento nessa tecnologia. As redes Gpon tem capacidade de tráfego com altas taxas de transmissão (https://www.cianet.com.br/blog/infraestrutura-e-tecnologia/tecnologia-gpon/) de forma confiável e segura, bem como apresenta atenuações mais baixas, se comparada a outros sistemas de transmissão, como por exemplo, a comunicação via rádio, a qual é afetada pelas altas atenuações devido à distância e condições atmosféricas diversas. 
Com a globalização e a disseminação dessa tecnologia pelo mundo, os custos inerentes a implantação desse tipo de rede têm se tornado cada vez mais acessíveis, tanto para as empresas, quanto para o consumidor final. Pelo fato de se utilizar como meio físico de transporte de dados a fibra óptica, a qualidade se torna melhor quando comparada com uma rede convencional de cobre (par metálico) em função de sua baixa atenuação e maior largura de banda.
 
HISTÓRICO PON
Em 1995, foi fundado o consórcio FSAN formado por sete operadoras de
telecomunicações, incluindo BT, NTT e Bell South, com o objetivo de padronizar as necessidades e serviços para uma rede óptica passiva, focando em criar um modelo econômico de grande escala e baratear o custo de sistemas FTTx. As recomendações FSAN foram adotadas pela ITU, gerando as primeiras especificações PON. Baseado em ATM, o primeiro padrão ITU-T G.983 se refere ao APON (ATM PON). Avanços neste padrão deram origem então ao chamado BPON. O APON/BPON prove 622 Mbps de tráfego no sentido downstream e 155 Mbps no sentido upstream. Em março de 2001, o padrão IEEE 802.3 iniciou o projeto 802.3ah EFM. Um dos pontos abordados foi criar o padrão para P2MP PONs, de onde surgiu o EPON. Este padrão ganhou popularidade em países do Leste Asiático, como Japão e Coreia, sendo escolhida pela NTT como padrão para disseminação em larga escala do serviço FTTH. Ao mesmo tempo, a ITU-T estava trabalhando no Study Group 15 (SG15) sobre o next-generation PON, chamado de GPON. 
(http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/3243/1/CT_TELEINFO_2012_1_08.pdf)
As definições do GPON começaram em 2001 , com o consórcio FSAN, que tinha como objetivo padronizar as redes ópticas passivas operando em 1 Gbps, sendo que a conclusão do trabalho ocorreu em 2004. A padronização elaborada pela FSAN foi aprovada e publicada pela ITU -T em 2003 , como recomendação G.984 , sendo que a série de recomendações está dividida em 6 partes, de G.984 .1 a G984.6. A capacidade de transmissão do GPON é superior às versões anteriores , sendo totalmente compatível com elas. Transporta não somente Ethernet, mas também ATM e TDM, incluindo PSTN, ISDN, E1 e E3. Suporta várias taxas de transmissão tanto em upstream quanto em downstream. (ITU-T Rec. G.984.1, 2003).
(https://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialsolfo1/pagina_5.asp.)
Existem diversas aplicações das redes ópticas passivas no mundo utilizadas em vários países, entre as topologias já existentes a GPON e mais utilizadas empregando a arquitetura FTTH com implantação residências e empresarias. Espera que GPON continue a ser a principal escolha de tecnologia até 2021.
(https://www.nucleodoconhecimento.com.br/tecnologia/futuro-das-redes) por: Vinicius RC: 15580 -04/06/2018
VANTAGENS DA REDE GPON
A tecnologia GPON (Gigabit Passive Optical Network) é uma rede óptica passiva com capacidade de tráfego acima de 1 Gigabit por segundo. Essa tecnologia usa WDM – Wavelenght Division Multiplexing (Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda), o que permite que, através de uma única fibra óptica, haja transmissão e recebimento de dados. Mas é importante lembrar que a taxa de tráfego não é a mesma nos dois sentidos: enquanto no sentido do provedor até o cliente é de 2.5 Gbps, o inverso é de apenas 1.25 Gbps, o que é uma vantagem, já que o tráfego do provedor para o cliente é maior.
2 de abril 2018 ACTEC. (https://www.actec.rs/blog/post/quais-as-vantagens-de-uma-rede-com-gpon/5)
As redes GPON são as mais indicadas para provedores de internet com um alto número de usuários e serviços e as redes suportam o backhaul de redes móveis, outra forte tendência. Além disso, otimiza e aloca recursos através de linhas de terminais ópticos (OLT) e portas splitter. O seu custo é um pouco mais elevado em comparação comas redes GEPON.
 29 de junho de 2018 Via Networks. (https://via.eng.br/tecnologia-gpon/)
CARACTERISTICAS 
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).
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. 27 de dezembro de 2018 Gabriel Ferraudo 
(https://www.cianet.com.br/blog/infraestrutura-e-tecnologia/tecnologia-gpon/.)
Além das características de transmissão de boa qualidade, de grande capacidade e longa distância, acesso de banda larga Optical tem outras vantagens, do baixo custo de manutenção, de alta confidencialidade e capacidade. Grandes operadoras na América do Norte e Europa estão focadas em disponibilizar equipamentos GPON e estão em fase de implantação em larga escala desde 2008, visando atender a demanda do usuário. 
(https://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialcidgpon/pagina_4.asp)
DESVANTAGENS REDE GPON
O fato de possuir elementos passivos é uma vantagem, mas também traz algumas desvantagens como, por exemplo, esses elementos não podem ser gerenciados diretamente, fazendo-se necessário à utilização de sistemas de gestão que permitam a operação e manutenção dessas redes. Os principais desafios recorrentes são localizar uma falha na rede que possui alta complexidade e capilaridade e, por se tratar de uma rede que suportará a venda direta para clientes, manter o inventário atualizado e prover a ativação dos serviços de forma mais automática possível.
(https://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialcidgpon/pagina_4.asp)IMPLEMENTAÇÃO DA REDE GPON
GPON (Gigabit-capable Passive Optical Network) é uma tecnologia inovadora que atualmente está fazendo frente aos provedores via Rádio. A tradução é: “Rede óptica passiva com capacidade Gigabit”.
A tecnologia é composta por um Terminal de Linha Óptica (Optical Line Terminal – OLT), instalado em um Backbone central, e com diversos Terminais de Rede Óptica (Optical Network Terminal – ONT), instalados nos sites dos diversos Clientes. Podem ser usadas Unidades de Rede Óptica (Optical Network Unit – ONU) para chegar até os sites dos clientes com outra tecnologia, por exemplo, o VDSL2. Esses dispositivos (ONU e VSDL2) são ativos (unidades eletrônicas) e necessitam de fontes de alimentação.
Ao invés de utilizar sistemas eletrônicos na Rede de Distribuição Óptica (ODN), o uso de divisores passivos permite dividir a largura de banda disponível para atender a vários usuários. Sendo assim, não existem componentes ativos (unidades eletrônicas) entre o site central da operadora e as instalações dos clientes. Isto reduz tanto os investimentos em rede, como as despesas operacionais, já que os componentes passivos utilizados na rede não necessitam de fontes de alimentação para funcionar. Eles também geralmente são mais baratos para a implantação e manutenção inicial da rede externa. Como vários usuários compartilham parte da rede de distribuição, diminui a necessidade de espaço para racks de interfaces ópticas e de quadros ópticos de distribuição nos bastidores do site central.
Quando a ODN está presente em todo o trajeto até o usuário final, como é o caso de serviços implementados em FTTH, usa-se o CPE denominado Terminal de Rede Óptica (Optical Network Terminal – ONT). Caso seja usada uma tecnologia alternativa para atender o usuário final, como o cobre ou o rádio, usa-se a Unidade de Rede Óptica (Optical Network Unit – ONU).
Desta forma, com o ONU, diversas arquiteturas podem ser utilizadas em função da distância do ONU até o usuário final: FTTB (Fiber To The Building, ou fibra até o prédio), para as distâncias mais curtas, e FTTN (Fiber To The Node, ou de fibra até o nó de rede), para as distâncias mais longas, usando o FTTC para distâncias intermediárias e para a instalação e posicionamento do ONU.
Hoje já ouvimos um pouco mais sobre esta tecnologia, mas ainda não sabemos muito sobre ela, então a cursos com o de Redes irá ajudá-lo. Fiber-to-the-Home (FTTH) é a tecnologia onde normalmente as operadoras estão trabalhando para levar banda larga para o mercado de consumo. O FTTH possibilitará o transporte simultâneo de uma série de serviços, tais como Internet com acesso muito mais rápido, telefonia e televisão, através de uma única fibra óptica, ou seja, apenas um simples “fio óptico”. Com o FTTH, a rede de acesso será baseada na fibra e capaz de prover velocidades a partir de 100Mb/s, chegando a até 40Gb/s. Existem novas tecnologias DWDM, com alto controle de PMD – Polarization Mode Dispersion permitem atingir essa incrível marca. Isto criará uma rede de acesso com inúmeras possibilidades. Esta tecnologia suportará um modelo aberto completo pelo qual o consumidor terá total liberdade de escolha pelo seu fornecedor de serviço. Sendo assim, o usuário terá mais velocidade em sua residência com serviço de fibra até dentro de sua casa. Sem contar que grandes distâncias podem ser vencidas com essa tecnologia de conexão.
Com um mercado cada vez mais competitivo e clientes insatisfeitos, pois não recebem o serviço por eles contratados, investir nessas áreas se torna mais atrativo há cada dia, um exemplo disso é a grande quantidade de empresas que fornecem tais serviços e sua grande demanda. Para se começar a implementar com essa rede basta seguir alguns passos, como conhecer o público de determinada região e o tipo de serviço por eles requerido, como suas necessidades e interesses, além de conhecer as legislações vigentes para tal empreendimento, seus órgãos reguladores e por último e talvez o mais importante, tenha um bom conhecimento de redes Gpon, suas especificações técnicas para assim oferecer um serviço de qualidade que respeite seus clientes, colaboradores e órgãos públicos. 
Investir em conhecimentos técnicos é algo fundamental nesse seguimento, tendo em vista a constante mudança em tais tecnologias, para atender a necessidade da entrega de serviços mais completos, que demandem uma maior largura de banda e saber equilibrar com o custo que pesa no bolso do usuário, um bom planejamento no projeto de rede é essencial e pode te fazer visualizar novas oportunidades, por isso, busque aperfeiçoar-se diariamente e assim tornar o mundo mais conectado e acessível. (http://www.entelco.com.br/blog/gpon-ftth-como-funciona/)
(http://www.tecnophar.com/single-post/2016/07/19/Comece-o-seu-projeto-de-rede-GPON-em-apenas-alguns-passos)
REFERÊNCIAS
https://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialsolfo1/pagina_5.asp
http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/3243/1/CT_TELEINFO_2012_1_08.pdf
https://www.nucleodoconhecimento.com.br/tecnologia/futuro-das-redes
Vinicius de Araújo Barbosa RC: 15580 -04/06/2018
https://www.actec.rs/blog/post/quais-as-vantagens-de-uma-rede-com-gpon/5
2 de abril 2018 ACTEC.
https://via.eng.br/tecnologia-gpon/
29 de junho de 2018 Via Networks .
https://www.cianet.com.br/blog/infraestrutura-e-tecnologia/tecnologia-gpon/.
27 de dezembro de 2018 Gabriel Ferraudo
https://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialcidgpon/pagina_4.asp
Teleco - inteligência em telecomunicação.
Centro de Ensino Superior de Juiz de Fora (CESJF) – Campus Academia 36016-000 – Juiz de Fora– MG– Brasil (KUROSE, 2013)