Estudo comparativo entre as soluções FTTH GPON e Active Ethernet

Paulo Alves Gonçalves Junior

Especialização em Redes e Segurança de Sistemas Pontifícia Universidade Católica do Paraná

Curitiba, Outubro de 2010

Resumo

Este trabalho apresenta as principais características técnicas e econômicas de duas das

principais tecnologia de fibra até a residência (FTTH): GPON e Active Ethernet. Estas redes

representam duas diferentes classes que são tecnologia ponto-a-ponto com elementos ativos e

ponto-a-multiponto com elementos intermediários passivos. Para uma análise precisa destas

duas tecnologias foram lidos e estudados artigos de especialistas no assunto, bem como, de

fabricantes que atuam com soluções de uma ou outra. Como resultado espera-se ter um

documento que auxilie operadoras e provedores de acesso à Internet no momento de escolher

uma outra tecnologia para implantação da rede de acesso do futuro: a rede 100% em fibra

óptica.

1. Introdução

A crescente gama de serviços sobre a rede Internet faz com que cresça também a necessidade por largura de banda. Voz sobre IP, tv sobre IP, vídeos sob demanda, games online, entre outros, são serviços largamente difundidos e utilizados ao redor do mundo. Os usuários, por sua vez, desejam utilizar todos esses serviços e comodidades simultaneamente e sem atrasos.

A solução que vem sendo largamente estudada e implantada é o FTTH, sigla para fiber to the home ou fibra até a casa. O principal ganho da utilização de fibra óptica comparada à rede de cobre na rede entre o cliente e o provedor é a capacidade de transmissão muitas vezes maior da fibra em relação ao par trançado de cobre. Com isso, é possível entregar todos os serviços e comodidades demandadas pelo usuário e pela convergência dos serviços de voz, vídeo e dados (Triple Play) sem a preocupação da falta de largura de banda.

Entre as topologias FTTH hoje existentes, duas se destacam: topologia ponto-a-ponto (P2P) e topologia ponto-a-multiponto (P2MP). A topologia ponto-a-ponto conecta a central de agregação ao usuário por meio de uma fibra direta e a topologia ponto-a-multiponto conecta a central de agregação a diversos usuários por meio de uma fibra que, por sua vez, é partilhada por meio de um splitter para diversos usuários.

Cabe aos provedores de serviço de conexão à Internet (ISP) analisarem qual topologia FTTH irão utilizar para oferecer serviços à clientes cada vez mais exigentes e não perder espaço em um mercado cada vez mais competitivo: o mercado de Telecomunicações. Benoit Felten [2], Analista do Yankee Group, alerta em seu relatório sobre os riscos para escolha de uma topologia e faz um alerta sobre a influência de fabricantes que querem a todo custo vender sua solução por meio de argumentos “exagerados ou sem relevância”.

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Este artigo tem por objetivo estudar as topologias FTTH P2P e P2MP e compará-las em termos de custo, manutenção e gerenciamento. Por fim, através de estudos de caso, analisaremos a melhor solução a ser adotada pelo ISP levando-se em conta o modelo de negócio adotado por este. 2. Tipos de topologias com fibra (FTTx)

Os três principais tipos de topologia utilizando fibra são: FTTC (Fiber-to-the-curb), FTTB (Fiber-to-the-building) e FTTH (Fiber-to-the-home). 2.1 FTTC (Fiber-to-the-curb)

Neste cenário a estrutura de fibra óptica provida pelo ISP vai até a vizinhança dos usuários e a conexão deste ponto até a residência é feita por par trançado de cobre. Esta topologia é utilizada para se entregar ADSL ou VDSL para os usuários finais. A figura 1 apresenta um exemplo de topologia FTTC.

Figura 1: Topologia FTTC.

Esta topologia não pode ser considerada 100% óptica, pois temos a presença de fio de cobre entre o core do ISP e a residência do usuário. 2.2 FTTB (Fiber-to-the-building)

Cenário similar ao FTTC, porém, a distância entre a fibra óptica e a residência do usuário final é menor. Para exemplificar a topologia FTTB pode-se imaginar um prédio residencial ou comercial com vários clientes em potencial do ponto de vista do ISP. Para este caso leva-se fibra óptica até a entrada do prédio, ou na garagem no subsolo, e um par trançado completa o trajeto até a residência do usuário final. Esta tecnologia também utilizar para se entregar ADSL ou VDSL para o usuário. A figura 2 apresenta um exemplo de topologia FTTB.

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Figura 2: Topologia FTTB.

Devido à presença de fio de cobre nesta topologia podemos considerar que, por mais que se tenha fibra óptica entre o core ISP e a residência do cliente, teremos um gargalo para altas velocidades (1Gbps, por exemplo) ocasionado pela limitação do fio de cobre. 2.3 FTTH (Fiber-to-the-home)

Definitivamente a topologia mais agressiva em termos de penetração da fibra óptica até o usuário final. A fibra óptica vem do core do ISP, passa por equipamentos ativos ou passivos e, por fim, conecta-se a residência do usuário final sem trechos de par trançado de cobre. A figura 3 apresenta um exemplo de topologia FTTH.

Figura 3: Topologia FTTH.

3. Tecnologias xPON

Antes de discutir a topologia e características do GPON, é importante citar outras tecnologias precursoras e sucessoras ao GPON em termos de rede passiva em fibra óptica: BPON, EPON e WDM-PON. 3.1 BPON (Broadband Passive Optical Network)

Considerado o predecessor do GPON, o BPON é uma recomendação da International

Telecommunication Union – Telecommunication Standardization Sector (ITU-T G.983). Opera utilizando protocolo ATM. A capacidade total de dados desta tecnologia é de 622 Mbps downstream e 155 Mbps upstream compartilhado entre os usuários finais.

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3.2 EPON (Ethernet Passive Optical Network)

Tecnologia adotada pelo IEEE 802.3ah no ano de 2004 [10], tinha o objetivo de se adotar o procotolo Ethernet como um protocolo utilizado fim-a-fim, ou seja, desde o equipamento na casa do usuário até o backbone do ISP, aqui tem-se o conceito de protocolo Ethernet na primeira milha (EFM).

Assim como o GPON, a topologia utilizada nesta tecnologia é a ponto-a-multiponto sendo implementada por splitters ópticos passivos. A capacidade total de dados desta tecnologia é de 1Gb/s downstream e 1Gb/s upstream compartilhado entre os usuários finais. 3.3 WDM-PON (Wavelength-division-multiplexed Passive Optical Network)

WDM-PON trata-se de uma evolução do GPON. A principal característica dessa tecnologia é a diferenciação do fluxo de dados de cada um dos usuários finais através de diferentes comprimentos de onda.

No artigo “Serviços Banda Larga: O uso de Rede Óptica Passiva GPON” [10] o autor faz o seguinte comentário a respeito de WDM-PON: “O WDM-PON oferece uma alternativa para o esquema de transmissão GPON do tipo time-shared (tempo compartilhado), onde cada ONT (Optical Network Termination, ou Terminação de Rede Óptica) transmite e recebe em um determinado comprimento de onda. Embora atualmente o seu custo seja proibitivo, quando comparado com o GPON, a pesquisa intensiva em componentes ópticos pode permitir reduções de custos significativas na próxima década.”.

Outra consideração feita pelo autor é que esta tecnologia poderá não utilizar protocolo GPON, podendo utilizar protocolos característicos de topologias ponto-a-ponto, por exemplo. Outra vantagem seria a largura de banda disponibilizada semelhante à topologia ponto-a-ponto. 4. Tecnologia GPON

Tecnologia de rede passiva em fibra óptica alvo deste estudo, o GPON, assim como o BPON, trata-se de uma recomendação da International Telecommunication Union -

Telecommunication Standardization Sector (ITU-T G.984). As características técnicas da tecnologia GPON estão descritas na tabela 1.

Recomendação ITU-T G.984

Protocolo L2 ATM

2,5 Gb/s (downstream) Largura de banda

1,25 Gb/s (upstream)

1490 nm (downstream) Comprimento de onda

1310 nm (upstream)

Taxa de divisão (splitter) 1:32 ou 1:64

Distância máxima 20 km

Tecnologia de acesso TDMA

Operação, Administração e Manutenção (OAM) PLOAM+OMCI

Método de encriptação AES

Tabela 1: Características técnicas do GPON.

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Os componentes de uma rede GPON são: - OLT (Optical line termination): Equipamento agregador dos diversos usuários finais. Implementa QoS garantindo o níveis aceitáveis do serviço provido (SLA). A evolução da tecnologia PON permitiu que alocações dinâmicas da largura de banda disponibilizada a cada usuário final pudessem ser implementadas. - Splitter: Elemento passivo da rede, ou seja, não necessita de alimentação elétrica para seu funcionamento. Faz a agregação e partição da luz entre as fibras conectadas a este. No GPON, os modelos mais comuns de splitters são 1 pra 32 (1:32) e 1 pra 64 (1:64). - ONT (Optical Network Termination): Responsável por converter sinal óptico proveniente da OLT e transmitir ao(s) equipamento(s) dos usuários finais.

Em [10] os fatores citados para o rápido crescimento do GPON são: - A tendência de oferta de serviço com maior uso de banda. - Maior adequação no que diz respeito a integração com redes móveis, pois a GPON utiliza TDM (time-division multiplex) suportando serviços síncronos característicos deste tipo de rede. - Redução do número de fibras utilizadas na rede de acesso, uma vez que compartilha uma fibra com múltiplos usuários.

4.1 Modelo de transmissão no GPON

A transmissão de dados no GPON adota diferentes estratégias: uma no sentido downstream (OLT � ONT) e outra no sentido upstream (ONT � OLT). No sentido da OLT para os ONTs dos usuários finais a transmissão se dá por broadcast, ou seja, todos os ONTs recebem todos os dados, encaminhando ao usuário final seus dados específicos. Um sistema de encriptação é utilizado para que dados de um usuário não sejam capturados por outro usuário. A figura 4 exemplifica a transmissão de dados downstream no GPON.

Figura 4: Modo de transmissão GPON downstream.

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No sentido da ONT para a OLT utiliza-se a multiplexação por divisão tempo (TDM – Time Division Multiplex). Os dados vindos dos diversos ONTs ocupam timeslots para chegarem até a OLT por uma única fibra entre esta e o splitter. Em alguns casos, tem-se o tráfego de 64 usuários trafegando pela fibra óptica entre a OLT e o splitter. A figura 5 exemplifica o tráfego upstream entre ONT e OLT.

Figura 5: Modo de transmissão GPON upstream.

4.2 Quadro de transmissão GPON - downstream

Cada frame downstream tem uma duração de 125µs e um comprimento de 38,9K bytes aproximadamente para largura de banda total de 2,5Gbps. O quadro GPON downstream é formado basicamente de duas partes: PCBd e payload.

4.2.1 PCBd (Physical Control Block for downstream)

Contém as informações de controle do quadro (bloco). É formado pelos seguintes campos: - Sincronização física - 32 bits - Campo de identificação - 32 bits - Campo de operação, administração e gerenciamento da camada física (PLOAMd) - 104 bits - Campo do código de paridade - 8 bits - Campo plend - 32 bits - Campo do mapa de largura de banda - 64 bits

4.2.2 Formato do quadro de transmissão GPON - upstream

Cada frame upstream tem uma duração de 125µs e um comprimento de 38,9K bytes aproximadamente para largura de banda total de 2,5Gbps. O quadro GPON upstream é formado de duas partes: PLOu e payload. Podem ser adicionados á camada payload os seguintes campos PLOAMu, PLSu e DBRu.

- Cabeçalho de camada física (PLOu) - Tamanho variável

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- Campo de operação, administração e gerenciamento da camada física (PLOAMu) - 104 bits - Seqüência de nivelador de potência (PLSu) – 960 bits - Relatório dinâmico de largura de banda – Tamanho variável

O campo do mapa de largura de banda (presente no quadro de transmissão downstream) indica se será necessário ou não a utilização dos campos adicionais do payload.

4.2.3 Modo de encapsulamento GPON (GEM)

Através do modo de encapsulamento GPON, o GEM, é possível o transporte de pacotes de dados de tamanho variável pelos enlaces de transporte TDM. Pacotes IP, por exemplo. O cabeçalho GEM contém os seguintes campos:

PLI (Payload Length Indicator): Campo de 12 bits que indica o comprimento do payload. PORT ID: Valor de 12 bits capaz de classificar 4096 diferentes tipos de tráfego. PTI (Payload Type Indicator): Campo de 3 bits que indica o tipo de dados que estão sendo transmitidos no quadro GEM. HEC (Proteção contra erro de código): Campo de 13 bits que combina código BCH e um bit de paridade.

A figura 6 [12] apresenta o método de encapsulamento GPON. Duas camadas são necessárias:

1) Quadros TDM e Ethernet encapsulados no quadro GEM 2) Quadros GEM e ATM encapsulados nos frames do canal de distribuição (GTC)

Figura 6: Esquema de encapsulamento.

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5. Classificação de topologias GPON

5.1 Deep GPON

Neste cenário, o GPON é implementado utilizando uma arquitetura distribuída onde os splitters estão próximos aos usuários finais e em diferentes localidades.

A principal vantagem do cenário Deep GPON é que, por ter a menor distância entre splitter e a residência, demanda menor utilização de fibra óptica. A principal desvantagem deste cenário é que este tipo de cenário tem pouca flexibilidade no que diz respeito à cobertura. Quanto mais próximo da residência estiver o splitter menor será a área de alcance. A figura 7 apresenta um exemplo de topologia Deep GPON.

Figura 7: Deep GPON.

5.2 Staged GPON

Neste cenário, o GPON é implementado utilizando-se dois níveis de splitters sendo que o mais próximo à rede core agrupa os diversos usuários finais dos splitters mais próximos à residência dos clientes.

A vantagem deste cenário é a flexibilidade resultando em maior cobertura, porém, um maior número de fibras ópticas será necessário. A figura 8 apresenta um exemplo de topologia Staged GPON.

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Figura 8: Staged GPON.

5.3 Home-Run GPON

Neste cenário, o GPON é implementado mantendo-se os splitters no site (central office) do ISP conectando-se diretamente com o usuário final sem splitters intermediários.

A topologia Home-Run é a que mais se aproxima da topologia clássica P2P sendo a mais flexível das topologias GPON, porém, é a topologia que requer a maior quantidade de fibra óptica. A figura 9 apresenta um exemplo de topologia Home-Run GPON.

Figura 9: Home-Run GPON.

5.4 Considerações sobre a escolha de topologia GPON

Conforme visto no item anterior, topologias GPON podem ser classificadas pelo tipos comumente utilizados (FTTC, FTTB ou FTTH) e, além desses, pode ser classificado pelo posicionamento dos splitters, podendo ser Deep GPON, Staged GPON ou Home-Run GPON. A decisão sobre a instalação de um splitter em um bairro ou vizinhança é de extrema importância.

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A raio máximo de alcance do GPON é de 20 km e este deve ser distribuído entre os segmentos OLT-splitter e splitter-ONT. Essa limitação deve-se ao complexo algoritmo implementado no GPON a fim de evitar colisões de dados dos diversos usuários finais do meio compartilhado. A figura 10 apresenta três opções de instalação GPON para análise.

Em um primeiro cenário uma única fibra de 19 km conecta-se ao splitter, este fica a, no máximo, 1 km dos usuários finais e no último cenário uma fibra de 17 km conecta-se ao splitter e este fica a 3 km dos usuários finais, no máximo.

Figura 10: Opções de instalação GPON.

Não existe um cenário certo ou errado. Para se escolher a disposição dos elementos de rede GPON, um estudo sobre a quantidade de usuários em potencial em uma determinada região deve ser realizada e então escolher qual o melhor cenário a ser implantado.

5.5 Divisão da largura de banda no GPON

A largura de banda total em uma porta OLT é de 2,5 Gbps no sentido downstream e 1,25 Gbps no sentido upstream e esta banda pode ser dividida entre os usuários finais de diversas maneiras. Pode-se dividir a banda total igualmente entre os usuários ou de forma dinâmica de acordo com a demanda de cada usuário.

Em uma divisão igualitária da banda total cada usuário terá 39Mbps de download e 19,5Mbps de upload com a utilização de um splitter 1:64 ou 78Mbps de download e 39Mbps de upload com a utilização de um splitter 1:32, isso considerando que todas as portas tenham um

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usuário conectado. Caso o número de usuários seja menor que a capacidade total a largura de banda será dividida igualmente entre estes. Resumindo, a fórmula para definição da banda de cada usuário seria a seguinte:

Largura de banda upload por usuário = 1,25 Gbps / Total de usuários conectados

Largura de banda download por usuário = 2,5 Gbps / Total de usuários conectados

Existe também a divisão dinâmica de banda onde cada um dos usuários tem diferentes velocidades. Por exemplo, em uma porta OLT tem-se 3 (três) usuários conectados: um com largura de banda de 900Mbps de download e 450Mbps de upload, outro com 600Mbps de download e 300Mbps de upload e outro com 1Gbps de dowload e 500Mbps de upload. Somando-se a banda total temos a largura de banda total disponibilizada pela porta GPON:

Banda total de download = 900Mbps + 600Mbps + 1000Mbps = 2,5 Gbps

Banda total de upload = 450Mbps + 300Mbps +500Mbps = 1,25 Gbps

Outro método de divisão de largura de banda GPON entre os usuários seria a utilização de uma determinada banda por um determinado usuários desde que esta esteja disponível, caso contrário este usuário não contará com a banda contratada total. Tomando-se o exemplo anterior, suponha que o usuário com 900Mbps (download) e 450Mbps (upload) deseje aumentar sua banda para 1,5Gbps (download) e 900Mbps (upload). A soma total da largura de banda de todos os usuários passaria a ser maior que a banda disponibilizada pela porta GPON:

Banda total de download = 1,5Gbps + 600Mbps + 1000Mbps = 3,1 Gbps

Banda total de upload = 900Mbps + 300Mbps +500Mbps = 1,7 Gbps Este poderá utilizar a banda desejada desde que, naquela determinada hora, haja banda disponível para comportá-la. Porém, se todos os usuários estiverem conectados ao mesmo tempo aquele usuário utilizará uma banda menor. 6. Active Ethernet

Trata-se de uma tecnologia que, diferente da rede GPON, tem uma conexão dedicada entre a OLT e o usuário final, podendo ser esta de 100Mbps até 10Gbps. A tecnologia Active Ethernet está intrínseca ao funcionamento do protocolo Ethernet, largamente utilizado em redes LAN e na rede core de um ISP. Desta forma, pode-se afirmar que, com o advento da fibra óptica e a redução de seu custo ao longo dos anos, surgiu à possibilidade de implementação de rede Ethernet entre o ISP e o usuário.

Os componentes de uma rede Active Ethernet são:

- OLT: Equipamento responsável pela agregação de diversos usuários finais. Neste caso, um switch Ethernet, por exemplo.

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- ONT: Equipamento localizado na residência do usuário final. CPE com portas Ethernet, por exemplo.

6.1 Topologias Active Ethernet

A distância máxima entre o agregador Ethernet e o usuário é de até 80km. Duas topologias são as mais comumente aplicadas para um cenário FTTH Active Ethernet.

1) Os usuários finais conectam-se diretamente ao ponto concentrador (switch ethernet). Usuários finais a uma distância de 80km do ponto concentrador poderão ser atendidos.

Figura 10: Concentração de usuários em um único ponto.

2) O ponto concentrador conecta-se a pontos de distribuição a até 80km de distância. Os pontos de distribuição conectam-se a usuários finais.

Figura 11: Utilização de elementos de distribuição Ethernet.

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Se no GPON havia limitações de distância devido a algoritmos complexos para controle

de colisões de dados, no Active Ethernet cada conexão é domínio de colisão exclusivo.

6.2 Protocolo Ethernet - História

Em meados dos anos 70 Robert Metcalfe e David Boggs idealizaram o padrão Ethernet e a velocidade máxima admitida era de aproximadamente 3Mbps. Nos anos 80, as empresas Xerox, Digital Equipment Corp. e Intel uniram-se para aprimorar o protocolo Ethernet tornando-o assim comercializável, este era o padrão DIX (em homenage às empresas que desenvolveram a padronização). Passou-se a alcançar velocidades de até 10Mbps. Também em meados dos anos 80 a IEEE realizou sua padronização do protocolo criando-se assim o IEEE 802.3. Esta padronização admitia o formato DIX. A velocidade máxima alcançada permanecia de 10Mbps. Evoluções do IEEE 802.3, tais como, 802.3u, 802.3z e 802.3ae fizeram com que a velocidade máxima alcançada em uma transmissão Ethernet saltasse de 10Mbps para 10Gbps.

6.3 Quadro Ethernet

Existem algumas diferenças entre o quadro Ethernet proposto inicialmente pelo DIX e o quadro definido pelo IEEE. Vela ressaltar que há interoperabilidade entre ambos.

Figura 12: Quadro Ethernet.

Segue a descrição dos campos do quadro Ethernet exibidos na figura 12: - Preamble (8 bytes): Campo que contém padrões de sincronização de transmissão dos quadros. Consiste em uma seqüência de zeros e uns (binário), gerados pela interface LAN transmissora, padronizados. Após a sincronização, este campo é usado para identificar o primeiro bit do pacote (SOF). - Destination Address (6 bytes): Endereço MAC do destinatário do quadro. - Source Address (6 bytes): Endereço MAC do remetente do quadro.

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- Type/Length (2 bytes): Utilizado para identificar o protocolo da camada de alto-nível associado. - Data (46 a 1500 bytes): Contém valores, dados e informações transparentes ao protocolo Ethernet e que serão interpretados de camadas acima (rede, transporte, aplicação, etc.). O quadro Ethernet definido pelo IEEE ainda contém um sub-campo 802.2 utilizado para controle do link lógico (LLC) e controle de acesso ao meio (MAC). - FCS ou CRC (4 bytes): Seqüência de bits para verificação da integridade do quadro Ethernet, ou seja, se não houve perda ou substituição de bits durante o trajeto de envio.

7. Comparação entre GPON e Active Ethernet

Dada uma visão geral das duas tecnologias de estudo desse artigo consideraremos suas vantagens e desvantagens.

GPON Active Ethernet

Custo de implementação

Menor custo, pois requer menor quantidade de fibras e os

elementos intermediários são passivos (não requer alimentação

elétrica).

Maior custo, pois requer maior quantidade de fibras e os

elementos intermediários são ativos (requer alimentação elétrica).

Custo de operação

Elemento intermediário (splitter), por ser passivo, requer menos

manutenção. Menor consumo de energia elétrica e menor número de fibras para serem reparadas.

Rede de fácil gerenciamento. Melhor identificação de pontos de falha, pois cada usuário tem um

canal dedicado.

Rede a prova do futuro

Indefinições quanto ao futuro da tecnologia GPON. Necessidade

de troca de equipamentos em um upgrade da rede.

Flexibilidade maior da rede propiciada principalmente pela

característica largamente difundida de uma rede Ethernet.

Interoperabilidade

Tecnologia restrita a poucos fabricantes e com pouco e quase nenhuma interoperabilidade entre

eles.

Grande quantidade de fabricantes e grande interoperabilidade entre

estes também legada das características do protocolo

Ethernet.

Topologia

Uma fibra partilhada por até 64 usuários finais. Elementos ativos

nas pontas da rede (OLT e CPE) e elemento passiva na interconexão

(splitter).

Uma fibra por usuário final. Elementos ativos nas pontas

(Switch agregador e CPE) e na interconexão (switch de

distribuição), se necessário.

Padrão (Standard) ITU-T G.984 IEEE 802.3

Protocolos suportados IP, ATM, TDM IP

Largura de banda

Depende de quantos usuários partilham uma mesma fibra. Valor varia entre 39Mbps e 2,5Gbps no sentido downstream e 19,5Mbps e

1,25Gbps no sentido upstream.

De 100Mbps até 10Gbps (downstream e upstream).

Alcance Até 20Km Até 120Km

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Escalabilidade

Para entrega de maiores velocidades é necessário restringir

número de usuários por porta OLT.

Cada usuário tem sua velocidade configurada particularmente sem

afetar outros usuários.

8. Análise de custos

O artigo “FTTH network economics: Key parameters impacting technology decisions” [5] faz uma abordagem completa sobre os itens a serem levados em conta em uma análise de custo de redes FTTH. Ele divide os itens a serem levados em conta no momento de se implementar ma rede FTTH em duas categorias: Cenários de operadoras típicos e Elementos de rede típicos. A divisão feita é a seguinte.

Cenários de operadoras típicos

- Tipo de assinantes (residencial, predial, empresas). - Densidade de usuários (números de conexões em fibra, número de casas por km2). - Tipo de terreno para construção da rede. - Modelo de custo de fibra (fibra alugada, fibra própria). - Tipo de construção OSP (aérea, subterâneo, etc.). - Posicionamento dos splitters (Deep GPON, Staged GPON, Home-Run GPON).

Elementos de rede típicos

- Hardware e software para escritório central (Site ou CO). - Hardware e software para OSP. - Custo com CPE, equipamentos ativos e sistemas para suporte operacional. - Custo de elementos OSP: alimentação, distribuição, construção civil, trincheiras,

instalação, instalação de splitters, armários, pontos de gerência de fibra e painéis de distribuição de fibras.

- Custos com aluguel de espaço (terreno) e energia elétrica. - Custos com mão-de-obra. - Custos de atividades de manutenção.

8.1 Caso de estudo: GPON vs. Active Ethernet [5]

Para a análise comparativa dos custos de implementação de redes FTTH GPON e Active Ethernet foram definidos os seguintes parâmetros:

a. Área predominantemente predial e com média de 16 apartamentos por prédio b. Área total de atendimento de 100 km2. c. Total de habitantes da área de cobertura de aproximadamente 1 (um) milhão de

habitantes d. GPON com 8 (oito) escritórios centrais (CO) para atendimento e 200 pontos de

flexibilidade de fibras (FFPs). e. Active Ethernet tem armários herdados da estrutura legada de cobre e estrutura de

fibra entre armários e CO já existentes

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Na figura 13 observa-se a diferença de custo CAPEX entre as duas tecnologias. Com taxas de aceitação (porcentagem de potenciais usuários em determinada região) menores o custo por assinante do Active Ethernet é menor que o do GPON. Porém, com o aumento da taxa de aceitação esse valor praticamente se iguala. O custo CAPEX neste cenário não representa vantagem para nenhuma das tecnologias.

Figura 13: Custo CAPEX: GPON vs. Active Ethernet.

Na figura 14 observa-se a diferença de custo OPEX entre as duas tecnologias. Neste quesito evidencia-se que os custos de operação do Active Ethernet são maiores que o do GPON. De acordo com a variação da taxa de aceitação, este valor chega a ser de até 58% maior.

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Figura 14: Custo OPEX: GPON vs. Active Ethernet.

Outra questão a ser levada em conta no momento de se escolher qual topologia de fibra a ser adotada é a receita arrecadada pelo ISP após a implantação da mesma.

Receita bruta mensal (GPON vs. Active Ethernet)

R$ -

R$ 50.000.000,00

R$ 100.000.000,00

R$ 150.000.000,00

R$ 200.000.000,00

R$ 250.000.000,00

R$ 300.000.000,00

R$ 350.000.000,00

R$ 400.000.000,00

R$ 450.000.000,00

10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Taxa de aceitação

Re

ce

ita

em

Re

ais

Receita bruta GPON Receita bruta Active Eth

Figura 14: Receita bruta: GPON vs. Active Ethernet.

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Na figura 14 vemos a receita bruta estimada para o cenário de estudo deste capítulo, com cobertura de até um milhão de clientes. Este cálculo foi baseado no custo médio por Mbps cobrado por quatro diferentes ISP ao redor do mundo (Verizon, GVT, Portugal Telecom e NET). O valor médio calculado foi de R$ 4,16 por Mbps. Também foi levada em conta a largura de banda downstream máxima pretendida em cada tecnologia: 39 Mbps por usuário para o GPON e 100 Mbps por usuário para o Active Ethernet. Como resultado temos um faturamento 44% maior da tecnologia Active Ethernet sobre o GPON. 9. Conclusão Custos de implementação e operação Os custos de implementação de uma rede GPON e Active Ethernet são praticamente as mesmas em relação ao custo de ativação CAPEX (considerando que os armários de rua já estão disponíveis). Porém, o custo de operação OPEX da rede GPON chega a representar um custo até 58% menor quando comparado à rede Active Ethernet. Outra vantagem do GPON é o fato de não exigir locações de terrenos para sua instalação na planta externa (OSP) e a necessidade de uma menor quantidade de fibras a serem utilizadas evitando o congestionamento dos dutos de fibra óptica na rede externa. Rede a prova de futuro e interoperabilidade Enquanto a rede Active Ethernet está embasada em um protocolo largamente difundido e consolidado como o protocolo Ethernet, o futuro das redes PON ainda apresenta algumas incertezas. Principalmente devido à fraca ou quase nenhuma interoperabilidade entre os vendors que vendem solução, ao contrário dos equipamentos que implementam protocolo Ethernet que apresentam larga interoperabilidade. Largura de banda e cobertura Por mais que seja possível dinamizar a alocação de banda no GPON, evidencia-se a limitação da banda desta de acordo com o aumento do número de usuários por porta. O Active Ethernet tem banda dedicada por usuário podendo ser esta da ordem de Gbps onde cada conexão ponto-a-ponto é um domínio de colisão independente. Escolha por parte provedor de Internet

O quadro abaixo apresenta possíveis ponderações por parte do provedor de Internet no momento de escolher uma solução FTTH e também qual a melhor rede a ser adotada de acordo com o conteúdo abordado neste artigo.

O provedor de Internet… Melhor escolha (FTTH) Justificativa

Deseja ter gastos reduzidos de implantação.

GPON e Active Ethernet Custo CAPEX praticamente o mesmo.

Deseja redução de custo de operação e manutenção de rede óptica.

GPON Custo OPEX até 58% menor com GPON.

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Deseja trabalhar com diversos fornecedores com garantia de interoperabilidade entre seus equipamentos.

Active Ethernet Protocolo ethernet largamente difundido e implementado em equipamentos.

Tem pouca disponibilidade de espaço físico para passagem de fibras ópticas.

GPON Splitter óptico não exige locação de terreno para instalação.

Deseja oferecer serviço de internet e IPTV com até um canal de alta definição.

GPON e Active Ethernet Banda oferecida por ambos suporta o serviço oferecido.

Deseja oferecer serviço de internet e IPTV com mais de um canal de alta definição.

Active Ethernet Largura de banda do GPON torna-se limitado de acordo com o aumento de usuários.

Deseja aumentar o portfólio de velocidades de internet oferecidas gradativamente.

Active Ethernet Active Ethernet pode oferecer velocidades do ordem Gbps.

10. Bibliografia

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