15_OTN_e_FTTx

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Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Informática
OTN e FTTx
Aula 15
INF01005 – Comunicação de Dados
Prof. Gabriel Luca Nazar
INF01005 - Comunicação de Dados
� Revisão
� Optical Transport Network (OTN)
� FTTx
� Resumo
Sumário
INF01005 - Comunicação de Dados 2
� Revisão
� Optical Transport Network (OTN)
� FTTx
� Resumo
Sumário
INF01005 - Comunicação de Dados 3
� Plataformas SONET/SDH projetadas 
primariamente para tráfego de voz
◦ Síncrono, constante
� NG-SDH propõe mecanismos para adaptar 
essas plataformas para o fluxo de dados
◦ Assíncrono, em rajadas
◦ Equipamentos nas extremidades da rede para 
reduzir custos de implantação
Revisão
INF01005 - Comunicação de Dados 4
� Revisão
� Optical Transport Network (OTN)
� FTTx
� Resumo
Sumário
INF01005 - Comunicação de Dados 5
� Tráfego de dados é dominante desde o final da década de 1990
◦ Necessidade de um sistema projetado desde o princípio para esse 
propósito
� Ainda: capacidade de fibras ópticas cresceu significativamente
◦ DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) é tecnologia chave
Arquitetura básica
INF01005 - Comunicação de Dados 6
 
 1995 2000 2005 2010 
Capacidade 
máxima de 
uma fibra 
bit/s 
10P 
 
1P 
 
100T 
 
10T 
 
1T 
 
100G 
 
10G 
 
1G 
P (Peta) = 1015 
T (Tera) = 1012 
G (Giga) = 109 
M (Mega) = 106 
(b) Evolução da capacidade máxima de uma fibra óptica 
Voz 
Dados 
Volume 
de 
Tráfego 
1996 1997 1998 1999 2000 2001 
300 
 
250 
 
200 
 
150 
 
100 
 
50 Centrado em Dados Centrado em Voz 
(a) Mudança do perfil de tráfego nos backbones de telecom 
Figura: Rochol, J. Comunicação de 
Dados, Editora Bookman, 2012
� Rede OTN (Optical Transport Network)
◦ O “backbone dos backbones”
Arquitetura básica
INF01005 - Comunicação de Dados 7
 
Acessos fixos domésticos e 
corporativos à INTERNET 
Tecnologia 
de Acesso 
Rede Corporativa 
Edge 
Router 
Switch 
Router 
ISP 
Internacional INTERNET ou Rede do ISP 
(Internet Service Provider) 
Rede 
OTN 
PDH/SDH 
SONET 
Rede Corporativa 
Rede Corporativa 
 
 
 
 
 
 
 
Access
Router 
Rede OTN G.709 Nível 1, MR-OSI 
Rede de Transporte WAN (PDH/SDH/SONET), Nível 1, MR-OSI 
Rede ISP (Internet Service Provider), Nível 2 e 3, MR-OSI 
 
Roteador de acesso 
Switch/Router da rede núcleo 
 
 
 
 
Figura: Rochol, J. Comunicação de 
Dados, Editora Bookman, 2012
� DWDM
◦ Múltiplos lambdas
◦ ≡ múltiplas frequências
� Comutação óptica
Arquitetura básica
INF01005 - Comunicação de Dados 8
 
+64 canais, espaçamento de 12.5, 25 e 50 GHz entre λ’s 
 OTN Optical Transport Network com lambda optical 
 switching, optical channel, lambda multiplex, Add-drop 
+16 canais, espaçamento 100 a 200 GHz, ativo 
 DWDM – Sistema Integrado com Gerencia, Add-drop 
4–8 canais, passivo, espaçamento de 200 – 400 GHz 
 CWDM ou NWDM (Coarse ou Narrow WDM) 
Multiplexação de 2 canais em uma fibra 
 λ 1 = 1310nm e λ2 = 1550nm 
final 
década de 90 
Início 
2000 
 Década de 80 
Início década de 90 
Figura: Rochol, J. Comunicação de 
Dados, Editora Bookman, 2012
� Níveis da hierarquia OTN
◦ Diferença fundamental em relação a SONET/SDH: 
quadro de tamanho constante e duração variável
◦ ODU = 15296 bytes
Hierarquia
INF01005 - Comunicação de Dados 9Tabela: Rochol, J. Comunicação de 
Dados, Editora Bookman, 2012
ODUk Taxa (Gbps) Duração do ODU (µs) Aplicações típicas
ODUflex* n*ODU0 ODU0/nDependente
ODU0* 1.24416 98.351 GigE
ODU1 2.498775 48.97STM-16
ODU2 10.037274 12.19STM-64
ODU3 40.319219 3.0340 GigE, STM-256
ODU4* 104.794446 1.17100 GigE
*:Novos níveis (inseridos em 2009)
Hierarquia
INF01005 - Comunicação de Dados 10
Subníveis
INF01005 - Comunicação de Dados 11
 
Elétrico 
Óptico 
Fibra óptica 
Nível 1 
Sub-Nível Físico de 
Transmissão Óptica 
(OT) 
DWDM 
Sub-Nível de 
Convergência de 
Transmissão 
(TC) 
 
 PDH/SDH/Sonet, Gbe, 10 Gbe, MPLS, etc. 
Dados de Cliente a serem 
transportados 
OPUk – Optical Payload Unit 
ODUk – Optical Data Unit 
OTUk – Optical Transport Unit 
OCh – Optical Channel 
OTM – Optical Transmission Module 
OTS – Optical Transmission Section 
Figura: Rochol, J. Comunicação de 
Dados, Editora Bookman, 2012
Subníveis
INF01005 - Comunicação de Dados 12Figura: Whitehead, S. OTN: What is it 
and how does it work? Anritsu, 2014.
Subnível de TC
INF01005 - Comunicação de Dados 13
 
Nível físico de transmissão óptica (DW DM) 
3808 colunas 
2 
cols 
4 
linhas 
 
 
 Payload 
O 
P 
U 
k 
 
O 
H 
OPUk 
3808 colunas 
4 
linhas 
 
 
Payload (15.232 bytes) 
Os três níveis de TC 
(Transmission Convergence) 
Elétrico 
 
OPUk: Optical Payload Unit 
ODUk: Optical Data Unit 
OTUk: Optical Transport Unit 
3808 colunas 16 cols 
 
 
Payload 
OTUk OH FAS 
 
ODUk OH 
O 
P 
U 
k 
 
O 
H 
ODUk 
 
OTUk 
OH 
 
 
FEC 
 
 
 
Payload 
 
OTUk OH FAS 
 
ODUk OH 
O 
P 
U 
k 
 
O 
H 
3808 colunas 16 cols 256 cols 
OTUk 
PDH/SDH/SONET, Gbe, 10 Gbe, MPLS, etc 
Concatenação de 
seções em um 
domínio óptico
Figura: Rochol, J. Comunicação de 
Dados, Editora Bookman, 2012
� Desempenho do FEC
Subnível de TC
INF01005 - Comunicação de Dados 14
 
Eb/No 
BER (Bit Error Rate) 
 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 
10
-3
 
 
10
-4
 
 
10
-5
 
 
 
10
-6
 
 
10
-7
 
 
10
-8
 
 
 
10
-9
 
 
 
10
-10
 
 
 
10
-11
 
 
10
-12
 
 
10
-13
 
 
10
-14
 
 
10
-15
 
1. BERin (sem RS) 
2. BERout (com RS) 
3. BER (sem redundância de FEC) 
2. 
3. 
1. 
Code Gain 
GC=6,2 dB 
Figura: Rochol, J. Comunicação de 
Dados, Editora Bookman, 2012
Maior alcance para 
mesma potência!
...ou menor 
potência para 
mesmo alcance
� OTN pode utilizar λs (OChs) como unidade de 
comutação
� Fotônica apresenta grandes avanços que 
permitem essa operação de forma óptica
◦ OOO: Optical, optical, optical
◦ Entretanto, não existe memória em fotônica
◦ Como controlar as operações nesses equipamentos?
◦ Alternativa é o uso de equipamentos OEO
� Optical, electrical, optical
Subnível de OT
INF01005 - Comunicação de Dados 15
� Revisão
� Optical Transport Network (OTN)
� FTTx
� Resumo
Sumário
INF01005 - Comunicação de Dados 16
� Fibra avança do núcleo para as bordas
◦ Do transporte para o acesso
� Redução da distância sobre cabos metálicos
◦ Maior banda na capilarização do acesso
� Triple play: oferecer simultaneamente 
serviços de
◦ Dados
◦ TV
◦ Voz
Fiber to the x
INF01005 - Comunicação de Dados 17
� Fiber to the x:
◦ Node (FTTN)
◦ Curb/Cabinet (FTTC)
◦ Premises (FTTP)
� Building/Business (FTTB)
� Home (FTTH)
Fiber to the x
INF01005 - Comunicação de Dados 18
� Fiber to the Node (FTTN)
◦ Fibra até último nodo da rede, ainda na rua, potencialmente a 
uma grande distância do usuário final (> 300m)
� Fiber to the Curb/Cabinet (FTTC)
◦ Similar a FTTN, porém a distância até o usuário é menor (< 300m)
� Permite maior banda sobre o cabo metálico
FTTN - FTTC
INF01005 - Comunicação de Dados 19
Núcleo Fibra Fibra Cobre
Central
Armário de 
distribuição
� Fiber to the Premises
◦ Fibra avança até instalações finais do usuário (subscriber)
� Building/Business: distribuição interna com cabos ou wireless
� Home: até a residência do usuário final
FTTP
INF01005 - Comunicação de Dados 20
Núcleo Fibra Fibra
Central
� FTTP pode ser:
◦ Ponto-a-ponto (P2P):
� Tipicamente com tecnologia baseada em Ethernet
◦ Ponto-a-multiponto (P2MP):
� Tipicamente com tecnologia baseada em PON (Passive Optical
Network)
FTTP
INF01005 - Comunicação de Dados 21
P2P P2MP
� Passive Optical Network (PON):
◦ Passive = equipamentos não elétricos, puramente 
ópticos
◦ Conjunto de padrões ITU-T
� BPON, GPON, XG-PON, NG-PON2� EPON (Ethernet PON): padrão IEEE
◦ Full Service Access Network (FSAN)
� Consórcio de empresas (fabricantes, operadoras)
� Interage com ITU para direcionar padrões
Passive Optical Network
INF01005 - Comunicação de Dados 22
Passive Optical Network
INF01005 - Comunicação de Dados 23
Optical Line
Terminator
Multi-Dwelling
Unit
Very-high-bit-rate DSL 2 
(uma possibilidade)
Divisão passiva do sinal = divisão da potência
Tipicamente: até ~32/64 usuários, até ~10/20Km
� BPON (Broadband PON)
◦ 622 Mbps downstream (depois 1.2 Gbps)
◦ 155 Mbps upstream
� GPON (Gigabit PON)
◦ 2.5 Gbps downstream
◦ 1.2 Gbps upstream (também 2.5 Gbps)
� XG-PON (10 Gigabit PON)
◦ 10 Gbps downstream
◦ 2.5 Gbps upstream
� Taxas compartilhadas!
Passive Optical Network
INF01005 - Comunicação de Dados 24
Passive Optical Network
INF01005 - Comunicação de Dados 25
� Duplexação: “WDD” ou duas fibras
◦ Wavelength Division Duplexing (termo não muito 
comum, frequentemente chamado WDM)
� Mutliplexação downstream: TDM
� Acesso múltiplo upstream: TDMA
◦ Com compensação das diferentes distâncias
Passive Optical Network
INF01005 - Comunicação de Dados 26
� Next-Generation PON 2 (NG-PON2)
◦ Suporte a WDM
◦ Coexistência com soluções legadas (em λs diferentes)
◦ Capacidades de 40 Gbps downstream, 10 Gbps upstream
◦ 4 canais (pares de λs) de 10 Gbps/2.5 Gbps
� PtP WDM (Point-to-point WDM)
◦ Dois λs (up e down) exclusivos para um usuário
� TWDM WDM (Time and Wavelength Division
Multiplexing)
◦ Dois λs (up e down) compartilhados com TDM e TDMA por 
um conjunto de usuários
Passive Optical Network
INF01005 - Comunicação de Dados 27
� Canais TWDM e PtP WDM
Passive Optical Network
INF01005 - Comunicação de Dados 28
PtP WDM
OLT
TWDM
OLT
PtP WDM
ONU 1
TWDM
ONU 1
TWDM
ONU 2
TWDM
ONU 3
� Canais TWDM e PtP WDM
Passive Optical Network
INF01005 - Comunicação de Dados 29
PtP WDM
OLT
TWDM
OLT
PtP WDM
ONU 1
TWDM
ONU 1
TWDM
ONU 2
TWDM
ONU 3
1 2 3
1 1 1
Power splitter
ou
λ splitter
� Revisão
� Optical Transport Network (OTN)
� FTTx
� Resumo
Sumário
INF01005 - Comunicação de Dados 30
� OTN: rede óptica centrada em dados
◦ Quadros de tamanho fixo e duração variável
◦ Cabeçalhos simplificados para menor custo
◦ FEC previsto para maior confiabilidade na 
transmissão
� Baseada em DWDM
◦ Comutação de lambdas
◦ Altas taxas de transmissão em cada fibra
◦ Equipamentos OOO comutam lambdas sem 
conversão para sinal elétrico
Resumo
INF01005 - Comunicação de Dados 31
� FTTx
◦ Tecnologias de acesso baseadas em fibras
� Passive Optical Network
◦ Solução baseada em equipamentos passivos
◦ Divisão óptica do sinal para múltiplos usuários
Resumo
INF01005 - Comunicação de Dados 32