Treinamento ZTE - TITAN V1 1 - Módulo 1 - ODN e Tecnologias G-PON e XGS-PON

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Capacitação G-PON/XGS-PON ZTE 
 
 
Nesse treinamento você vai aprender o essencial para dominar a solução G-PON e XGS-PON 
ZTE, além do provisionamento e implantação. A Multilaser PRO by ZTE traz mais uma vez um 
super treinamento para você! 
 
INSTRUTOR: 
Consultor e especialista em redes, empresário no segmento de ISP desde 2005. A área de 
atuação principal é o desenvolvimento de projetos com tecnologias PON utilizando solução 
de ativos ZTE. Como consultor, ofereço suporte especializado a ISP’s que utilizam a solução 
de ativos ZTE. A partir de 2019 iniciamos a parceria onde desenvolvo e aplico o treinamento 
oficial MultilaserPro by ZTE. 
 
 
Conteúdo do treinamento: 
 
 
● Módulo 1 – ODN, Tecnologias G-PON e XGS-PON 
● Módulo 2 – OLT Titan, Conexões, Configuração Inicial e Atualização 
● Módulo 3 – Provisionamento, Configurações G-PON e XGS-PON 
● Módulo 4 – Netnumen – Instalação e Operação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Sobre redes ópticas passivas 
Características 
 
Imunidade a interferência eletromagnética, menor perda de energia por quilômetro e maior 
velocidade de transmissão são exemplos de vantagens na utilização da fibra óptica. 
 
Existem basicamente dois tipos principais de arquitetura utilizando fibra óptica: point-to-
point e point-to-multipoint. 
 
A configuração point-to-point utiliza fibras dedicadas para cada assinante, enquanto a 
configuração point-to-multipoint utiliza-se de uma fibra compartilhada entre os assinantes e 
o CO (Central Office). A primeira tem baixa penetração no mercado devido ao seu alto custo 
de infraestrutura quando comparada ao modelo de point-to-multipoint, que é o modelo 
utilizado nas redes PON. 
 
A rede óptica passiva (PON) vem se apresentar como uma opção para essa problemática. A 
vários anos especialistas afirmam que apenas as conexões em fibra óptica serão capazes de 
suportar a banda necessária para as aplicações que os consumidores esperam surgir ou se 
intensificar num futuro bem próximo, como por exemplo IPTV, VoD, Games, IoT, VoIP, 
videoconferência, peer-to-peer, entre outras aplicações. 
 
 
 
 
A figura acima ilustra o modelo point-to-multipoint (PON). Como pode-se observar, o 
CO (Central Office) envia através de um OLT (Optical Line Terminal) o sinal para os 
assinantes. Este sinal pode conter basicamente dados, vídeo e voz (normalmente já 
convertidos em IP). Para os assinantes receberem o sinal, utilizam um equipamento 
chamado ONU (Optical Network Unit – IEEE) ou ONT (Optical Network Terminal - ITU-
T), o qual é responsável pela conversão de sinais ópticos para sinais elétricos. 
 
 
Orçamento de Potência 
 
É possível implementar até 128 ONU protocolo G-PON ou 256 ONU protocolo XGS-PON 
por interface PON, a distância entre a OLT e a ONU pode alcançar até 60 Km, com 
limitação de 40Km entre a primeira e a última ONU. Esses valores se devem ao fato de 
que a OLT envia o sinal com uma determinada intensidade e ao longo da rede ele não 
é amplificado, mas sim atenuado durante o percurso devido a emendas, divisores e 
pela distância da fibra. 
 
No exemplo abaixo temos alguns valores de perda típicas para cada componente da 
rede óptica, precisamos desses dados para calcular a viabilidade do link óptico: 
 
 
 
Com os dados acima, e demais informações do projeto abaixo calculamos todas as 
perdas (dB) para uma rede G-PON com divisão 1x128 utilizando transceiver de classe 
B+ (dBm) onde temos o seguinte (OP) orçamento de potência: 
 
R_sensi = Sensibilidade de Recepção = -28 dBm 
P_out = Potência de transmissão = 2,5 dBm 
 P_out 2,5 dBm - (R_sensi -28 dBm) = OP 30,5 dB 
 
 
* Na prática os valores acima podem sofrer variações, trata-se de um circuito teórico. 
* A margem de desempenho do sistema deve ser maior que 0 (zero). 
 
Comprimento do cabo 5,0 km 5,0 km
Perda na fibra por km 1490nm / 1310nm 0,25 dB/km 0,35 dB/km
Perda Total na fibra 1,25 dB 1,75 dB
Perda Individual nos conectores SC/APC SC/UPC 0,3 dB 0,3 dB
Número de conectores 6 6
Perda total nos conectores 1,8 dB 1,8 dB
Perda na emenda 0,02 dB 0,02 dB
Número de emendas 8 8
Perda total nas emendas 0,16 dB 0,16 dB
Atenuação dos divisores ópticos (10,5 +13,7) dB 24,2 dB 24,2 dB
27,41 dB 27,91 dB
Potência tipica do transmissor (A) 2,5 dBm 2,5 dBm
Sensibilidade do Receptor (B) -28 dBm -28 dBm
Perda Suportada no enlace (A – B) 30,5 dB 30,5 dB
Perdas Suportadas pelos Equipamentos 30,5 dB 30,5 dB
Total de Atenuação no link óptico 27,41 dB 27,91 dB
Margem de Desempenho do Sistema ~3.09 dB ~2.59 dB
Cálculo de atenuação do link óptico 1x128 
Cálculo da margem de desempenho do sistema
Cálculo da Perda no comprimento do link
Cálculo da perda no conector
Cálculo de perda na emenda
Atenuação total do link óptico
Cálculo de perda no equipamento
 
 
2. Tecnologias G-PON / XGS-PON 
 
G-PON 
 A arquitetura G-PON teve início no desenvolvimento de um grupo de trabalho formado 
pela FSAN, no qual faz parte os principais fornecedores de serviço e fabricantes do mercado 
de telecomunicações. Logo após a ITU-T realizou mais estudos entre os anos de 2003 e 2004, 
resultando nas seguintes recomendações de padronização ITU-T G.984.x: 
 
● G.984.1 detalha as características gerais do sistema; 
● G.984.2 especifica os requisitos para a camada física; 
● G.984.3 especifica a camada de enlace de dados; 
● G.984.4 especifica a Interface de gerenciamento e controle da ONU (OMCI) 
 
 
 
 XGS-PON 
 XGS-PON é a evolução da próxima geração do G-PON. A taxa downstream XGS-PON é de 
9,95328 Gbit/s, que é quatro vezes maior que a taxa downstream GPON. A taxa upstream 
XGS-PON é de 9,95328 Gbit/s, que é oito vezes maior que a taxa upstream GPON. As linhas 
upstream e downstream XGS-PON utilizam NRZ “non-return-to-zero” para decodificação. 
● G.9807.1: Rede óptica passiva simétrica com capacidade de 10 Gigabits (XGS-PON); 
● G.9807.1 Anexo A: Requisitos gerais do XGS-PON; 
● G.9807.1 Anexo B: Especificações da camada dependente de mídia física (PMD) do XGS-PON; 
● G.9807.1 Anexo C: Especificações da camada de convergência de transmissão do XGS-PON; 
● G.988: Especificação da interface de controle e gerenciamento da ONU (OMCI), adicionou definições 
adaptativas para algumas novas funções, corrigiu e modificou alguns erros em G.984.4. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Técnica de acesso Downstream 
 
 Os dados são encaminhados como broadcast para todas ONU, são separados apenas pelo 
Port-id, o que faz com que cada ONU filtre apenas os dados destinados ao seu Port-id contido 
em um cabeçalho enviado a cada quadro. Mesmo que não haja dados a serem enviados, o 
quadro é enviado para manter o tempo de sincronismo do upstream e as ONUs executarem 
suas transmissões baseado nessas informações. A duração de cada quadro é de 125 µs. 
 
A tecnologia TDM-PON é aplicada tanto no G-PON quanto no XGS-PON: 
 
● Gigabit-capable Passive Optical Networks (G-PON / ITU-T G.984.x) 
● 10-Gigabit-capable symmetric passive optical network (XGS-PON / ITUT G.9807.1) 
 
 
 
 
Técnica de acesso Upstream 
 
Nas redes G-PON e XGS-PON é necessário controlar o acesso múltiplo ao canal natransmissão do upstream (ONU > OLT), o motivo é que até 128 ONU G-PON ou 256 ONU XGS-
PON compartilham o mesmo meio físico. A técnica utilizada é o TDMA (Acesso Múltiplo por 
divisão de tempo). 
 
 
Tráfego no sentido Upstream representado na figura abaixo: 
 
 
 
 
 
A OLT atribui timeslots (BWmap) para cada ONU transmitir seus quadros de upstream. Cada 
quadro enviado pelo downstream contém o BWmap que inclui o T-CONT ID (Alloc-ID): 
 
 
 
 
 
Processo de conexão da ONU 
 
O processo de conexão de uma ONU à OLT se dá da seguinte forma: 
 
● ONU começa em um estado inicial de alarme depois de ligada. 
● Depois que a ONU sai do estado de alarme e começa a escutar dados, ela entra em 
estado de standby até escutar a mensagem Upstream-Overhead da OLT, a qual é 
enviada periodicamente. 
● Em seguida a ONU entra no estado chamado Power-Setup na qual ela envia à OLT uma 
mensagem de Serial-Number-State e aguarda a mensagem de Serial-Number-Request. 
● Depois de recebida esta mensagem a ONU envia seu Serial-Number. 
● Essas duas últimas etapas são repetidas até que a OLT receba duas vezes o Serial-
Number da ONU. Depois disso a OLT atribui uma ONU-ID àquela ONU e a informa a 
através da mensagem Assign_ONU-ID. 
 
Processo de conexão e seus status: 
 
 
 
 
 
Round Trip Delay 
 
O mecanismo de medida de distância adotado pela G-PON é o Round Trip Delay (RTD), o qual 
leva em consideração o tempo de ida e volta do sinal, a velocidade de propagação da luz na 
fibra e o atraso necessário atribuído pela OLT a uma determinada ONU como resultado do 
alcance lógico o (EqD). Mais especificamente o RTD mede a diferença de tempo entre o 1º 
bit da mensagem Ranging-Transmission e a recepção do último bit da mensagem Ranging-
Transmission enviada pela ONU. 
 
 
 
Durante os estados de aquisição do número do serial e alcance, novas ONUs transmitem 
respostas “Serial Number” a pedido da OLT. Como o OLT ainda não conhece o “Equalization 
Delay” (EqD) para essas ONUs, A OLT não pode evitar colisões entre essas transmissões e as 
das ONUs em serviço. Por este motivo a OLT para temporariamente todas as ONUs em 
serviço para criar uma "zona silenciosa" no quadro upstream. 
Através do RTD e do EqD, os quadros de dados enviados pelas ONUs são sincronizados, de 
forma a garantir que não ocorra nenhum conflito no circuito óptico quando as ONUs 
enviarem dados. Todas as ONUs estão na mesma distância lógica e enviam dados nos 
timeslots correspondentes. 
 
 
 
Segurança na rede G-PON e XGS-PON com criptografia AES128 
 
Apesar de cada ONU escutar apenas o que é destinado a ela, existe a possibilidade de a ONU 
ser modificada e então passar a escutar o que é enviado para outras ONUs no sentido 
Downstream. Tanto G-PON quanto XGS-PON suportam AES128 no sentido downstream. 
 
Ao contrário de outros tipos de redes, a topologia PON não permite que outras ONUs 
escutem os dados no sentido upstream enviados pelas outras ONUs. Quanto a criptografia 
no sentido upstream, esta é suportada apenas pelo protocolo XGS-PON. 
 
Apenas os dados da camada GEM são criptografados. O protocolo G-PON / XGS-PON troca e 
atualiza periodicamente a chave AES para melhorar a confiabilidade dos dados. 
 
 
Alocação de Banda no Upstream – T-CONT 
 
A OLT aloca a largura de banda no sentindo upstream de acordo com o tipo do T-CONT e o 
status do buffer da ONU. A banda alocada é definida a partir da prioridade do T-CONT e banda 
definida. São cinco tipo de T-CONTs. O algoritmo do DBA calcula o agendamento no sentido 
upstrem considerando cada tipo de T-CONT, sendo que esses são definidos baseado no tipo 
de serviço e largura de banda. 
 T-CONT é classificado em: Tipo 1 - Largura de Banda Fixa; Tipo 2 - Largura de Banda 
Garantida; Tipo 3 - Largura de Banda Garantida e Máxima; Tipo 4 - Largura Máxima (best 
effort); Tipo 5 - Largura de Banda Fixa + Largura de Banda Garantida + Largura de Banda 
Máxima (utilizando os T-CONTs do Tipo 1, 2 e 4 para formar o T-CONT 5). 
 
 
 
Alocação dinâmica de banda (DBA) 
 
Tanto no G-PON quanto no XGS-PON os métodos para realizar a Dynamic Band Allocation, 
são similares, G-PON ITU-T G.984.3 e XGS-PON ITU-T G.9807.1 Anexo C: 
 
● No primeiro método a ONU tem um papel passivo. A OLT monitora quanta banda que 
cada ONU está utilizando baseado na quantidade de pacotes com determinados 
quadros vazios. Caso uma ONU envie uma quantidade de pacotes com estes quadros 
completos acima de um certo limiar, é destinado mais banda para a ONU, entretanto 
tem uma resposta mais lenta por parte da OLT. O "non-status-reporting" (NSR) aplica-
se exclusivamente as ONUs que, do ponto de vista operacional, não informam o status 
de seus buffers. 
 
● O segundo método baseia-se na ONU enviando a situação do seu buffer para a OLT. 
Desse modo a ONU tem um papel ativo e por isso essa estratégia chama-se Status 
Reporting (SR). 
 
 
 
 
 
 
Técnica de encapsulamento dos dados G-PON e XGS-PON 
 As técnicas de encapsulamento G-PON e XGS-PON são similares. Sua principal diferença está 
na capacidade de dados de cada tecnologia. Para o G-PON é utilizado o GEM e para o XGS-
PON o XGEN, sendo que ambos podem suportar vários protocolos como ethernet, ATM. Os 
serviços relacionados na porta GEM/XGEM são mapeados para a unidade T-CONT para 
agendamento de serviço upstream. Cada ONU suporta múltiplos T-CONTs e pode ser 
configurada com diferentes tipos de serviço. Um T-CONT pode suportar uma ou mais Portas 
GEM/XGEM com base nas configurações específicas dos usuários. Cada T-CONT é 
identificado exclusivamente com um Alloc-ID, cada porta GEM/XGEM é mapeada para o T-
CONT e agendada através do agendamento do DBA pela OLT. 
● ITU-T G.984.3 G-PON - GEM 
● ITU-T G.9807.1 Anexo C – XGEM 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GPON - Correção de erros FEC 
 
Para implementar a FEC (Forward Error Correction) é utilizado o código Reed Solomon (RS), 
mais especificamente o RS (255, 239). Nesse algoritmo 16 bytes de verificação de paridade 
são adicionados a cada 239 bytes de dados para criar um bloco de 255 bytes e assim 
sucessivamente. Portanto, quando essa função está ativa reduz a transmissão de dados para 
aproximadamente 2.33 Gbps, dedicada ao usuário conforme apresentado na figura abaixo: 
 
 
 
XGS-PON - Correção de erros FEC 
Para implementar a FEC (Forward Error Correction) é utilizado o código Reed Solomon (RS), 
mais especificamente o RS (248, 216). Nesse algoritmo 32 bytes de verificação de paridade 
são adicionados a cada 216 bytes de dados para criar um bloco de 248 bytes e assim 
sucessivamente. Portanto, quando essa função está ativa reduz a transmissão de dados para 
aproximadamente 8.66 Gbps, dedicada ao usuário conforme apresentado na figura abaixo: 
 
 
 
 
 
Técnicas de Proteções PON 
Com a ampliação da rede ODN começam a surgir dificuldades como rompimentos. Quanto 
maior a distância entre a OLT e ONU maior o risco de interrupçõespor rompimentos da rede 
óptica, seja ele de natureza acidental ou intencional. É possível minimizar os danos utilizando 
tecnologias de padronização na ITU-T G.984 do tipo B e C para G-PON e ITU-T G.9807.1 Anexo 
C para XGS-PON tipo B. 
 
Proteção tipo B 
Utiliza duas portas PON na mesma OLT. A rede de atendimento é redundante por rotas 
distintas até o splitter 2:N de primeiro nível. As configurações executadas na porta PON 
principal são automaticamente sincronizadas com a porta PON Backup. Constantemente 
monitorada, quando o link de fibra ou a porta PON falha a OLT muda automaticamente para 
a porta PON Backup. 
 
 
Proteção tipo C 
A proteção tipo C utiliza duas portas PON na OLT e duas portas PON na ONU. A rede de 
atendimento é redundante por rotas distintas até o splitter 1:N de cada porta PON. Esse tipo 
de backup funciona de forma hot swap, tanto a OLT quanto a ONU podem decidir se devem 
alternar conforme o status do link. 
 
 
 
 
Características técnicas G-PON e XGS-PON 
 
Item G-PON XGS-PON 
Padronização ITU-T G.984 G.9807.1 
Taxa de Transmissão 
Downstream: 2.5 Gbit/s > ONU Downstream: 10 Gbit/s > ONU 
Upstream: 1.25 Gbit/s > OLT Upstream: 10 Gbit/s > OLT 
Razão de divisão 1:64/128 1:64/128/256 
Comprimento de 
onda 
Downstream: 1480 nm ~ 1500 nm Downstream: 1575 nm ~ 1580 nm 
Upstream: 1290 nm ~ 1330 nm Upstream: 1260 nm ~ 1280 nm 
FEC 
 
Downstream RS (255, 239) (16 Bytes) Downstream RS (248, 216) (32 Bytes) 
Upstream RS (255, 239) (16 Bytes) Upstream RS (248, 216) (32 Bytes) 
Encriptação 
Upstream and downstream AES 
Encryption 
Upstream and downstream AES 
Encryption 
Criptografia multicast Not Support Supported 
OMCI Support Support 
Potência Transmissão 
G-PON B+ 2.0 / 5.0 dBm 
G-PON C+ 3.0 / 7.0 dBm 
XGS-PON N1 1.5 / 5.0 dBm 
XGS-PON N2 4.0 / 7.0 dBm 
Sensibilidade 
 G-PON B+ -8.00 / -28 dBm 
 G-PON C+ -8.00 / -32 dBm 
XGS-PON N1 -3.00 / -26.00 dBm 
XGS-PON N2 -3.00 / -28.00 dBm 
 
Faixa de atenuação 
(Attenuation range) 
CLASS B+ 13-28.5 dB 
CLASS C+ 15-32 dB 
N1 class: 14–29 dB 
N2 class: 16–31 dB 
 
 
Comprimento de onda 
 
 
 
 
 
 
 
Panorama atual e previsão para os próximos anos 
 
Em uma de suas publicações a ADTRAM fez uma projeção na utilização do G-PON para 
comercialização de planos gigabit onde, segundo ela, o G-PON se tornará obsoleto para esse 
fim. 
Uma projeção baseada em números do setor que considera que em horários de pico cada 
usuário consome em torno de 4,75Mbps e que a demanda do setor cresce cerca de 30-50% 
ao ano. A projeção considerou dois tipos de divisão óptica [1:32 e 1:64] para aplicar em seu 
modelo, demonstrando que o G-PON terá menos banda disponível em horários de pico para 
testes de usuários com planos gigabit. Isso poderá ocasionar grandes problemas aos ISP’s, 
como reclamações na agência fiscalizadora, órgãos públicos de atendimento ao consumidor, 
sites do setor de relacionamento empresa x cliente, redes sociais, gerando impacto negativo 
para reputação do ISP. 
Temos um gráfico que demonstra essa previsão para capacidade do G-PON não ter 
disponibilidade para testes de velocidade em planos GIGABIT: 
 
 
 
E o que pode ser feito para prolongar a vida útil da rede G-PON? 
Tendo em vista que as tecnologias G-PON e XGS-PON podem compartilhar do mesmo meio 
físico, podendo trabalhar simultaneamente na mesma fibra óptica, então podemos dizer que 
os assinantes que têm um consumo alto, ou que contratam planos gigabit, podem ser 
atendidos com a tecnologia XGS-PON, enquanto os assinantes com planos de capacidades 
menores podem ser mantidos na tecnologia G-PON. Assim, segundo a projeção da ADTRAM, 
podemos prolongar entre 2 e 3 anos a vida útil do G-PON. 
 
 
 
Podemos verificar abaixo uma projeção de consumo comparando e considerando planos de 
baixa capacidade e consumo leve na tecnologia G-PON, e clientes com alto consumo com 
planos gigabit na tecnologia XGS-PON. 
 
 
 
 
 Em perspectivas de investimento, qual a melhor opção? 
a) Investir em soluções híbridas que são placas de serviço que suportam transceivers que 
com filtro interno e trabalha tanto com G-PON quanto com XGS-PON na mesma porta. 
 
 
b) Combinar as tecnologias através de services cards separados ou com a utilização de 
um filtro WDM1r, filtro que permite combinar o G-PON e XGS-PON. 
 
 
 
 
 
Comparativo de solução híbrida (combo) x Combinada: 
 
● - Um elemento de coexistência externo “WDM1r” obtém perdas dBs que reduzem a 
distância em que os assinantes podem ser suportados. 
 
Comprimento de onda Perda por inserção em 
dB 
1310+1490 1.0 
1550 1.7 
1270+1575 1.5 
 
● - 66% menos energia com a solução híbrida. 
 
● - 75% menos espaço para equipamentos com a solução híbrida.