TECNOLOGIA GPONEsta série de tutoriais apresenta o estudo para implantação da tecnologia GPON aplicada à solução FTTH em um condomínio de alto padrão fornecendo serviços como voz, dados e imagem, com taxa de downstream de até 2,5 Gbit/s. Na Rede Óptica Passiva não há equipamentos ativos no meio do enlace entre cliente e prestador de serviço, permitindo que o prestador possua uma rede de acesso de baixo custo de implantação e manutenção quando comparada à rede metálica e o número de acessos que a mesma oferece. As novas redes ópticas passivas ampliam a largura de banda disponível para o atendimento e, além disso, permite o aproveitamento das estruturas de redes já existentes e, no futuro disponibilizarem altas taxas de velocidade compatíveis para o atendimento aos serviços da Futura Geração de Banda Larga. Contempla também o histórico de surgimento da Fibra Óptica e Redes Passivas, bem como seu princípio de funcionamento, multiplexação do sinal óptico, equipamentos e maneiras de entrega do sinal através das soluções FTTx.  Os tutoriais foram preparados a partir do trabalho de conclusão de curso “Soluções de atendimento em Fibra Óptica”, elaborado pela autora, e apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica, da Faculdade Pitágoras, como requisito parcial para a obtenção do título de Graduado em Engenharia Elétrica. Foi orientador o Prof. Marcelo dos Santos Menegazzo.  Este tutorial parte II descreve a operação da Rede PON, as diferentes formas de atendimento do usuário através da rede óptica passiva e suas características e aplicações, e apresenta o projeto e o dimensionamento das redes passivas aplicadas em um condomínio de alto padrão, na visão do prestador de serviços e as ofertas de dados, voz e imagem por um único cabo de fibra óptica, comparando os custos do enlace em fibra óptica e par metálico. Apresenta também uma breve conclusão da análise ao projeto exposto e as conclusões finais e recomendações para a futura implantação de uma rede PON.  

 Patrícia Beneti de Oliveira Engenheira Eletricista com Habilitação em Telecomunicações pela Faculdade Pitágoras (Julho de 2010).  Atuou como Monitora de Informática na CDM Informática, ministrando aulas de informática básica (Windows, Word, Excel, Power Point) e avançada (Corel Draw, Photoshop, Access), como Analista de Suporte na Rodosis Rastreamento de Veículos, provendo suporte por telefone para os sistemas da empresa, como Instrutora de Informática na Methodos Informática Ltda, planejando, preparando e ministrando cursos de de informática básica (Pacote Office, Windows e Internet) e informática avançada (Corel Draw, Photoshop, Flash e Dreamweaver).  Atuou também como Analista de Suporte Técnico na Altatech Soluções em Tecnologia / Sandoz Indústria Farmacêutica Ltda, provendo suporte, formatação e configuração de Workstation e Laptops em rede, suporte remoto, conexão e configuração de Internet Wireless / a cabo via VPN e instalação e configuração de sistema e acesso da ferramenta SAP. Atuou ainda como Estagiária na Sercomtel S.A – Telecomunicações, executando atividades de planejamento de dados e

TECNOLOGIA GPONtransmissão para as redes existente, configuração de equipamentos e planejamento e execução de projetos de atendimento de clientes das redes de transmissão e de dados.  Desde o início dos tempos o homem já utiliza a luz como meio de comunicação. Sinais de fogo no alto de colinas com o objetivo de transmitir a informação de que um exército se aproximava também com o advento das lâmpadas a utilização de reflexão de luz por faróis costeiros, com o objetivo de orientação para navios. Estes primeiros sistemas de comunicação tinham entre si duas dificuldades: a capacidade de informação transmitida e a distância que essas informações alcançam. Mas já no principio pode-se identificar a utilização de três elementos básicos de um sistema de comunicação: transmissor (farol e seu espelho refletor da luz), meio de transmissão (ar) e o olho humano como receptor (necessário entender a codificação usada). O desenvolvimento da comunicação por fibras ópticas data do século XIX. Uma das importantes descobertas para o inicio de transmissão a longas distancias foi realizado pelo matemático Willebrord Snell, em 1621, onde o mesmo descobriu que quando a luz atravessa dois meios sua direção muda, descrevendo assim o princípio de refração da luz, fenômeno que foi demonstrado pelo mesmo através de uma vara em um copo de água. Já em 1840, os cientistas e físicos suecos Daniel Colladon e o francês Jacques Babinet, demonstraram que a luz pode ser guiada através de um jato de água curvo confirmando o Principio de Reflexão Interna Total (TIR), onde os créditos deste fenômeno foram atribuídos a John Tydall em 1870, quando o mesmo demonstrou a Sociedade Real Britânica este princípio (WOODWARD, 2005). Em 1880, Alexandre Graham Bell, inventou o fotofone, um sistema de comunicação por luz. O equipamento refletia a luz do sol por um espelho fino modulado pela voz, a luz modulada incidia sobre a célula de selênio que convertia a mensagem em corrente elétrica e enviava aos fones onde a mesma era reproduzida (WOODWARD, 2005; JESZENSKY, 2004). Após quase 100 anos da descoberta de John Tydall, em 1960 com a invenção do laser, a capacidade de banda para comunicação aumentou exponencialmente, e o pensamento antes futurista de redes de comunicações ópticas começava a se concretizar. As primeiras fibras possuíam 1000 dB (decibéis) de atenuação por quilometro. Segundo estudos realizados pelo Dr. Charles K. Kao, o primeiro a demonstrar a baixa perda de potencial em fibras de sílica para longas distâncias em 1966, com perdas na fibra a 20 dB/km, o problema de perdas não é causado por deficiências inerentes do material, mas por falhas no seu processo de fabricação. Assim em 1970, a primeira fibra realmente com baixas perdas foi desenvolvida e nos sistemas de comunicação torna-se prático com uma atenuação por quilometro, já em 1979 de 0,2 decibéis por quilometro (WOODWARD, 2005). 

TECNOLOGIA GPONO custo de se instalar a fibra para atendimento ainda era inviável, mas a forma de se entregar banda larga (principalmente vídeo) estava mudando. Investimentos para se atender ponto-a-ponto já eram viáveis no final dos anos 70 em fibra multímodo. A primeira aplicação comercial da fibra em sistemas de comunicação ópticos ocorreu em 1977 pela a AT&T e GTE, usando fibras ópticas de índice gradual e operando a 45 Mbit/s, para o atendimento dos sistemas telefônicos de seus clientes comerciais (WOODWARD, 2005; AGRAWAL, 2002). O aprimoramento da fibra ao longo dos anos levou ao aumento considerado da banda de transmissão, assim em 1986, no laboratório da Bristish Telecom (BT) na Inglaterra, com o trabalho pioneiro de Keith Oakley e Chris Todd iniciou-se o desenvolvimento do conceito PON (Passive Optical Network). Até então as redes trabalhavam com bandas estreitas a Telefonia sobre PON (TPON). Utilizando modulação TDM, o TPON era limitado a 2 Mbit/s, sendo essa capacidade utilizada para telefonia e ISDN, mas não para transmissão de dados. O TPON não teve sucesso na área comercial, sua evolução no atendimento em banda larga para empresas idealizou-se através da Broadband PON (BPON) (WOODWARD, 2005; AGRAWAL, 2002). Na década de 1990, a BT continuou o desenvolvimento de suas redes PON e conceituou a utilização de amplificadores ópticos nas arquiteturas de rede pelo SuperPON, tendo como enfoque maximizar o compartilhamento das redes PON em um enlace de longo alcance - 3000 usuários a uma distância de 100 km. A fundação européia Advanced Communication Technologies and Services (ACTS) continuou o SuperPON até 1999 com o projeto AC050 PLANET, onde a sigla PLANET significa Photonic Local Access Network. Com o passar dos anos a Nippon Telegraph and Telephony (NTT) continuou os seus estudos sobre a fibra, já que em 1978 foi a primeira a fabricar fibras ópticas monomodo, em 1996 ofereceu TV a cabo (CATV), VoD e serviços de Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI) para usuários residenciais e caminhos virtuais para usuários corporativos e do tipo Small Office/Home Office (SOHO), através de um sistema proprietário. A partir de 1997, a NTT desenvolveu uma sucessão de sistemas BPON combinadas com o protocolo ATM, e até o ano 2000 o ATM-PON estava em quase todo o Japão, usando recomendação da G.983 da International Telecommunication Union (ITU): inicialmente obtinha 155 Mbit/s simétricos, suportando ATM em 155,52 Mbit/s monomodo e multímodo óptico, taxa que após foi aumentada para 622 Mbit/s (WOODWARD, 2005). Gradativamente, a fibra óptica, é utilizada nos novos enlaces de comunicação das operadoras substituindo as redes de pares metálicos (cabos de cobre). Tem-se como destaque o lançamento, em dezembro de 1988, do TAT-8, primeiro cabo óptico transatlântico que entra em operação. Uma nova tecnologia de multiplexação aumentou ainda mais a taxa de transferência de bits pela fibra, o WDM (Wavelength Division Multiplexing) Multiplexação por comprimento de onda. Esta multiplexação aumentou a capacidade de transmissão da fibra já implantada, além de tornar possível uma interação entre a atual e a próxima geração de tecnologias.

TECNOLOGIA GPON Entre 1993 e 2004, as comunicações ópticas se desenvolveram intensamente, e a fibra que já é utilizada nas Redes Core (enlaces nacionais, continentais e mundiais), passaram a ser aplicada em enlaces de Redes Metropolitanas (entre cidades) e em Redes de Acesso (enlace local na cidade). A primeira rede óptica instalada na América Latina opera desde 1992. A rede da RNP (Rede Nacional de Ensino e Pesquisa), conhecida por rede Ipê, possui 27 pontos de presença (PoPs) e interliga principalmente universidades federais e centros de pesquisa. Soluções FTTx para distribuição do acesso na última milha também já são aplicadas nos grandes centros, segundo publicação na Revista Teletime, de março de 2009: 

“A própria Oi já testa desde meados de 2007 um serviço de VOD, dados e voz na Barra da Tijuca, Zona Sul do Rio de Janeiro, em um projeto de fiber-to-the-home (FTTH)”.

 Também a empresa Telefônica possui uma rede FTTH nas cidades de Sorocaba, Santos, Campinas e região metropolitana de São Paulo, mas esta rede trafega apenas dados e voz, pois a operadora não dispõe de licença para transmissão de TV. A operadora GVT adentra com solução FTTN (Fibra até o nó) e Ricardo Sanfelice, diretor de marketing e produtos da empresa, explica que os armários estão espalhados num raio de 800 metros a no máximo um quilômetro de distancia dos usuários, podendo-se realizar o atendimento final em altas taxas com tecnologia ADSL implantada (Teletime, Março 2009). Dentre as especificações e exigências, as recomendações PON baseadas em tecnologia ATM são desenvolvidas pelo comitê Full Service Access Network (FSAN) e aprovadas pela ITU. Entre os países mais recentes que estão implantando tecnologia PON se enquadram Japão, Coréia e EUA (LIN, 2006). Motivação e objetivos O mercado atual de telecomunicações teve nos últimos anos um aumento exponencial da taxa de banda de transmissão e recepção de dados. Segundo dados do último estudo de banda larga realizado pelo IDC (Internacional Data Group) em parceria com a Cisco, estima-se que existam mais de 26,8 milhões de conexões de Banda Larga na América Latina – informação prevista para dezembro de 2008 – e que para o ano de 2010, o Brasil atinja a meta de 15 milhões de conexões, sendo que a faixa de velocidade de transmissão de banda larga que apresentou maior crescimento no primeiro semestre de 2009 foram às solicitações de 2 Mbit/s, que representam 16% das conexões no Brasil (Cisco, 2009). Desde outubro de 2008, o KDDI, segundo maior operador fixo no Japão, disponibiliza conexões residenciais de 1 Gbit/s, utilizando fibra óptica até a residência (FTTH), na região de Tóquio e em Hokkaido, na época o serviço custava R$ 95,00 (ou 5560 ienes, moeda local). Nesta mesma rede, outra operadora – HIKARI-one, oferece serviço de 100 Mbit/s. 

TECNOLOGIA GPONDiversas formas de regulamentação da banda larga foram implantadas em países como Japão, Coréia do Sul, União Européia, Finlândia, França, Reino Unido, Estados Unidos, Canadá, México, Chile e Austrália. Esta última em abril de 2009 anunciou um projeto de banda larga FTTH. Apresentam-se na figura 1 os poucos países tem redes abrangentes de fibra para domicílios e empresas. 

Figura 1: Principais países em penetração por domicílios da configuração FTTH/B até o 4º trimestre de 2008

(Fonte: FRIEDRICH et al, 2009)Mediante análise de Mobilidade, Velocidade de Conexão e custo efetivo medido em bits por unidade monetária, mostrados na figura 2, realizamos uma rápida análise da expansão de acesso. Observa-se que no quesito velocidade, o desempenho da fibra óptica é maior no mercado de tecnologias hoje oferecidas para tráfego IP, o que aprova o seu custo efetivo. A sua superioridade mostra o futuro de redes cabeadas é a utilização de fibra óptica funcionando como um indutor de maior eficiência não só em telecomunicações, mas também na economia.

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 Figura 2: Performance das Tecnologias aplicadas em Banda Larga(Fonte: OECD, 2006)

 Atualmente as operadoras entregam aos usuários domiciliares taxas de ordem de Megabits através de cabo metálico par trançado, mas para este tipo de tecnologia tem-se a limitação no atendimento pela distância do usuário ao ponto de presença mais próximo. Cada vez mais consumidores buscam por maiores velocidades de banda e a preços acessíveis e, as prestadoras de serviços vêem neste mercado consumidor, um potencial de crescimento e substituição de suas redes metálicas por redes ópticas. As redes ópticas passivas adentram com tecnologia que permite sistemas com baixo custo e elevada largura de banda, além de proporcionar distancias maiores para o atendimento e evitar as complexidades de se manter equipamentos durante o enlace, visto que não há equipamentos eletrônicos somente passivos. Este trabalho dispõe de um estudo sobre a rede óptica passiva, e os diferentes tipos PON, bem como seu funcionamento, equipamentos e protocolos de comunicação utilizados. E realizar o dimensionamento de uma PON utilizando a solução FTTH. Tutoriais O tutorial parte I apresentou um breve histórico do surgimento da fibra óptica e das redes que a utilizam, descreveu as Redes Ópticas Passivas, os equipamentos básicos de uma rede PON, seu Protocolo de transporte e os diversos tipos de multiplexação em comprimento de onda, e as topologias possíveis para uma Rede Passiva. Este tutorial parte II descreve a operação da Rede PON, as diferentes formas de atendimento do usuário através da rede óptica passiva e suas características e aplicações, e apresenta o projeto e o dimensionamento das redes passivas aplicadas em um condomínio de alto padrão, na visão do prestador de serviços e as ofertas de dados, voz e imagem por um único cabo de fibra óptica, comparando os custos do enlace em fibra óptica e par metálico. Apresenta também uma breve conclusão da análise ao projeto exposto e as conclusões finais e recomendações para a futura implantação de uma rede PON.

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Fibra Óptica II: Operação Controle de tráfego As Redes PON são tipicamente ponto-multiponto, redes de alta capacidade baseada numa Topologia Árvore da OLT para ONTs/ONUs. A tecnologia de acesso por uma rede PON possui baixo custo e podem convergir serviços de dados, vídeo e voz em uma única fibra óptica através de um tráfego bidirecional com a multiplexação do comprimento de onda. Na figura 3 vê-se a abrangência no espectro de freqüência dos comprimentos de onda que são utilizados.

Figura 3: Larguras de Banda em comprimento de onda(Fonte: Furukawa)

 Uma OLT tem duas funções principais: controlar o tráfego e nomear a alocação de banda dinâmica para as ONTs/ONUs. No sentido downstream da OLT não tem nenhuma dificuldade em controlar o tráfego que chega de fora da rede e transmitir as informações para as diversas ONT/ONUs, assim todas as ONT/ONUs recebem o mesmo tráfego. A ONU/ONT possui a funcionalidade de diferenciar os pacotes que pertencem à mesma e descartar os que não são. O principal problema em uma rede PON é o trafego upstream da ONU para a OLT, pois todos os usuários compartilham o mesmo comprimento de onda e um MAC (Media Access Control) é necessário para se evitar a colisão de pacotes das diferentes ONUs. Existem alguns protocolos de Acesso que podem ser aplicados as Redes PON como: WDMA (Wavelength Division Multiple Access), O-CDMA (Code Division Optical Division Multiple Access) e TDMA (Time Divison Multiplexing Access). A tecnologia WDMA é uma alternativa muito cara de ser implementada hoje, pois exige vários comprimentos de onda que operam em upstream, mas é uma alternativa promissora para as Redes PON. Por isso o TDMA é o regime de controle mais difundido nestas redes por ser mais simples a sua implementação e a utilização no caso do GPON de apenas três comprimentos de onda, sendo apenas um designado para upstream. Upstream e Downstream O tipo de sinalização utilizada para que não haja colisões entre o tráfego das diferentes ONTs, é o TDMA (Time Divison Multiplexing Access – Multiplexação de Acesso por divisão de Tempo), onde cada usuário transmite sua informação dentro de um tempo especifico nomeado para o mesmo, como se observa na figura 4. Mas nesta divisão de banda para um determinado usuário, pode-se ocorrer que não haja informação a ser transmitida em espaços de tempo, demonstrado na figura 5. 

TECNOLOGIA GPONPara não ocorrer ociosidade na banda, aplica-se um processo mais eficiente a distribuição dinâmica de banda, quando a janela de transmissão de um usuário estiver inativa é nomeado um usuário que esteja com um maior fluxo de informações para ocupar aquela janela. Para implementação de uma distribuição dinâmica de banda é preciso atender alguns fatores como: prioridades de usuários, qualidade de serviço, o tempo de resposta para distribuição da banda e a necessidade de banda do usuário.

Figura 4: Multiplexação dos comprimentos de onda em TDMA(Fonte: KEISER, 2006)

Figura 5: Alocação dos espaços de tempo no tráfego ONT para OLT(Fonte: KEISER, 2006)

 

ibra Óptica II: Soluções FTTx A aplicação de tecnologia PON nas redes de acesso a residências e empresas é denominada FTTx (onde o x pode ser (B) = Prédio (Building), (C) Armário (Cabinet), (N) Nó (Node), (H) Casa (Home). As soluções estão mudando constantemente e cada vez mais exclusivas para atendimento a empresas. Ou seja, uma empresa contrata uma solução GPON para lhe atender da melhor forma possível. Solução FTTB – Fibra até o Prédio

TECNOLOGIA GPON Esta solução permite a implantação de uma fibra óptica ponto-a-ponto e ponto-multiponto. Na sala apropriada do estabelecimento a ser atendido por FTTB é instalada uma ONT que é conectada a um switch para a distribuição dos serviços aos diversos andares de forma que as conexões entre o switch e equipamento do cliente podem ter terminações óptico – óptico ou óptico – elétrico. Normalmente o atendimento interno a partir do switch é através de uma rede metálica de cabeamento estruturado, onde se tem a aplicação mais comum de tecnologias ADSL2+, VDSL2, 10/100Base-T. ibra Óptica II: Soluções FTTx A aplicação de tecnologia PON nas redes de acesso a residências e empresas é denominada FTTx (onde o x pode ser (B) = Prédio (Building), (C) Armário (Cabinet), (N) Nó (Node), (H) Casa (Home). As soluções estão mudando constantemente e cada vez mais exclusivas para atendimento a empresas. Ou seja, uma empresa contrata uma solução GPON para lhe atender da melhor forma possível. Solução FTTB – Fibra até o Prédio Esta solução permite a implantação de uma fibra óptica ponto-a-ponto e ponto-multiponto. Na sala apropriada do estabelecimento a ser atendido por FTTB é instalada uma ONT que é conectada a um switch para a distribuição dos serviços aos diversos andares de forma que as conexões entre o switch e equipamento do cliente podem ter terminações óptico – óptico ou óptico – elétrico. Normalmente o atendimento interno a partir do switch é através de uma rede metálica de cabeamento estruturado, onde se tem a aplicação mais comum de tecnologias ADSL2+, VDSL2, 10/100Base-T. ibra Óptica II: Soluções FTTx A aplicação de tecnologia PON nas redes de acesso a residências e empresas é denominada FTTx (onde o x pode ser (B) = Prédio (Building), (C) Armário (Cabinet), (N) Nó (Node), (H) Casa (Home). As soluções estão mudando constantemente e cada vez mais exclusivas para atendimento a empresas. Ou seja, uma empresa contrata uma solução GPON para lhe atender da melhor forma possível. Solução FTTB – Fibra até o Prédio Esta solução permite a implantação de uma fibra óptica ponto-a-ponto e ponto-multiponto. Na sala apropriada do estabelecimento a ser atendido por FTTB é instalada uma ONT que é conectada a um switch para a distribuição dos serviços aos diversos andares de forma que as conexões entre o switch e equipamento do cliente podem ter terminações óptico – óptico ou óptico – elétrico. Normalmente o atendimento interno a partir do switch é através de uma rede metálica de cabeamento estruturado, onde se tem a aplicação mais comum de tecnologias ADSL2+, VDSL2, 10/100Base-T. 

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Figura 6: Solução FTTB em conexão P2P e P2MP Solução FTTC – Fibra até o Armário É realizado o atendimento até um distribuidor intermediário (exemplo: uma caixa outdoor instalada no auto de um poste de energia na rua) e a partir do mesmo é realizado o atendimento a um edifício ou residência se utilizando de cabos coaxiais, cabos metálicos, fibra óptica ou algum outro meio para a transmissão das informações. Muito similar ao FTTN, mas à distância da ONU ao usuário final não deve ultrapassar 300 metros de distância. Este equipamento deve possuir elementos robustos que suportem grandes variações de temperatura e demais intempéries climáticas no meio em que for instalado, visto que pode haver uma dificuldade com a refrigeração do mesmo, devido as suas instalações. 

Solução FTTN – Fibra até o Nó Refere-se a uma arquitetura de atendimento PON em que as ONTs se distanciam a aproximadamente 1 km (quilometro) do usuário final. Normalmente instaladas em um distribuidor intermediário (Armário) disponibilizam o serviço ao usuário por meio de cabos coaxiais, cabos metálicos, fibra óptica ou algum outro meio para a transmissão das informações. 

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Figura 8: Solução FTTN Solução FTTH – Fibra até a Casa Uma fibra óptica é instalada diretamente da Central (OLT) até a Residência do Cliente (ONU). Este atendimento é o que gera maior custo para os prestadores de serviços, pois um novo cabeamento é realizado por ser atendimento óptico e não elétrico - nenhuma estrutura da rede metálica existente é utilizada.

Figura 9: Solução FTTH Fibra Óptica II: Projeto O projeto visa o atendimento em voz, dados e imagem a um condomínio de alto padrão com tecnologia GPON, aplicando a configuração FTTH. O dimensionamento da rede visa atender a área de abrangência de um condomínio predial com prédios de 20 andares e 4 apartamentos por andar, considerando duas torres, totalizando 160 atendimentos com crescimento previsto nas proximidades de mais 3 prédios de mesmo padrão. Assim, para este projeto será utilizado um cabo de fibra óptica que sai da OLT (na central da operadora) até as dependências de cada prédio. Como consideração de estudo neste projeto, o comprimento do cabo de fibra óptica monomodo utilizado foi de 2.000 metros, assim como o comprimento do cabo metálico. Lembrando que neste enlace o comprimento da fibra utilizada pode manter-se entre 10 a 20 km entre OLT e ONT ou ONU, utilizando elementos passivos no

TECNOLOGIA GPONdecorrer do enlace, se a rede comportar elementos ativos essa distância pode chegar a 60 km. Cada prédio deve possuir uma estrutura que comporte a instalação da ONT, incluindo fornecimento de energia para o equipamento, caixas de passagem e tubulações adequadas nos padrões aconselhados pela NBR 14565 para a distribuição de acesso aos vários apartamentos com aproveitamento eficiente de material e mão de obra empregada. No percurso do enlace, serão utilizados ainda outros elementos como: fibra óptica, conectores, divisores ópticos, caixas de emendas que devem ser dimensionadas no projeto. Atendimento e Serviços em Banda Larga Não são todas as pessoas que possuem acesso a Internet hoje no Brasil, mas sim uma pequena parcela da população. Diversos fatores influenciam na abrangência deste acesso, sendo: renda, faixa etária, grau de instrução, renda familiar e classe social, fatores esses levantados pela CGI BR. De acordo com o Setor Sócio-Econômico levantado pelo ICT em parceria com o CGI, apresentados na figura 10 têm uma visão da situação de acesso a Internet e utilização do serviço de Banda Larga por domicílios brasileiros. Observamos que nas classes mais abastadas (C, D e E) a utilização e a compra de Banda Larga são minimizadas perto das classes A e B. 

Figura 10: Penetração de Internet e Banda Larga por SSE(Fonte: Booz&Company)

 A busca por altas bandas de atendimento e qualidade nos serviços de voz, dados e principalmente vídeo mostram que o tráfego IP é intenso e crescerá muito ao longo dos próximos anos, por isso a entrega de bandas de alta velocidade é realidade. Os provedores de serviço e operadoras de telecomunicações devem ficar atentos ao caminhar do mercado, a constante transformação, cada vez mais rápida, é um desafio significativo para as operadoras enfrentarem metas mais desafiadoras e conduzirem as mudanças no mundo da banda larga, o que dependerá essencialmente da implantação da infra-estrutura adequada, incluindo as redes de comunicação de alta velocidade, ou seja, fibra óptica. Diversos estudos são realizados anualmente para mostrar o crescimento da Banda Larga no Brasil e mundialmente. No Brasil, estas análises podem ser encontradas no Barômetro da Cisco e IDC, e consultorias como a Booz&Company. Na figura 11, observa-se a demanda de Largura de Banda Efetiva de acordo com o nível de interatividade do cliente com o serviço. 

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Figura 11: Largura de Banda Efetiva(Fonte: Booz&Company)

 O aumento do tráfego IP nas redes tem previsão de aumento de 100 vezes num futuro próximo, além do que poder interagir em tempo real com o programa assistido é uma das novas aplicações, como a nova geração de TV 3D e crescente tendência de virtualização (nuvem de computadores) que exigem banda ultra larga. Claro que a massificação desta tecnologia para todas as classes sociais ainda não é viável devido aos seus altos custos, como se observa na tabela 1 de Custo Típico por Acesso, apresentado em análise da Booz&Company, onde acessos por FTTx custam entre US$300 e US$2500. 

Tabela 1: Custo Típico por Acesso(Fonte: Booz&Company, 2009)

Tipo de Acesso Banda Estreita

Banda Larga daPrimeira Geração

Banda Larga daPróxima Geração

Tecnologia Típica PSTN, 2G DSL, 3G FTTx, LTE

Investimento/Subsidio Típico por Assinante (em

US$)$20-$50 $100-$150 $300-$2.500

  Cálculo da Largura de Banda Basicamente define-se para este estudo uma capilaridade de 3 fibras ativas em um cabo óptico auto sustentado para o atendimento aos dois prédios existentes. A Distribuição das Fibras pode ser visualizada na topologia da rede, figura 21. 

TECNOLOGIA GPONAssim as fibras denominadas de F1, F2, F3 e os divisores ópticos 1:4 serão instalados na caixa de emenda, que se encontra no subsolo do prédio 1. Após tem-se a divisão de 1:16 das respectivas fibras que subirão para a distribuição de serviços atendimento a cada ONT por apartamento, totalizando 80 pontos de acesso por prédio. Como cada prédio irá utilizar 5 divisores ópticos de 1:16, esta topologia será suficiente para atender a todos, sendo que para os cabos de fibra óptica da entrada do condomínio e de distribuição interna foram alocadas reservas para as construções futuras ou falhas técnicas. A largura de banda prevista atendeu principalmente a:

Largura de Banda da OLT de 2,5 Gbit/s; Fracionamento dos divisores ópticos 1:4; No interior do prédio, fracionamento em novo divisor óptico 1:16 para

atendimento aos pontos de terminação ONT; Serviços Multiplay descritos na tabela 2.

 Assim a largura de banda, após cada divisor passivo 1:4, é de 625 Mbit/s: 

2500000000 / 4 = 625 Mbit/s Partindo do pressuposto que todos os usuários de cada ONT estarão conectados, apresenta-se uma largura de banda máxima por terminal de: 

625000000 / 16 = 39,06 Mbit/s Com esta taxa por canal é possível atender basicamente todos os serviços disponíveis e em lançamento envolvendo voz, dados e vídeo demonstrados na figura 6 do tutorial parte I, considerando principalmente os canais de TV em tempo real, que necessitam de taxas adequadas de 1 Mbit/s a 8 Mbit/s para transmissão em SDTV (Standard TV). A tabela 2 ilustra a demanda de Mbit/s prevista para os serviços do tipo multiplay. 

Tabela 2: Demanda Futura de TráfegoAplicação Taxa Requerida

Navegação Web 10 Mbit/s

Telefones (VoIP) 0,5 Mbit/s

Vídeo Vigilância 1 Mbit/s

3 Canais de Tv de Alta Definição (HDTV) 19,5 Mbit/s

Total 39 Mbit/s

  Para HDTV (High Definition Television – Televisão de Alta Definição) é necessário considerar a codificação utilizada para a compressão de dados. Uma codificação MPEG-4, são necessários 6,5 Mbit/s para transmissão de cada canal. Considerando este serviço, outros além poderão ser disponibilizados, como se apresenta na figura 11, Telemedicina, TV 3D, podendo chegar a uma banda aproximada de 1 Gbit/s, o que mostra a necessidade de uma expansão de mercado em redes de alta velocidade. 

TECNOLOGIA GPONDimensionamento do Projeto O importante a se considerar neste projeto será a estrutura da rede e os equipamentos. Sendo uma rede óptica passiva seus elementos entre o cliente e a central necessitam de uma menor manutenção da planta externa em relação à rede metálica. Neste conceito para a rede óptica, os produtos de distribuição como cabos, adaptadores, divisores e conectores foram fornecidos pela indústria Furukawa Industrial S.A. Produtos Elétricos que faz parte do grupo The Furukawa Electric Co. Ltd, fundada no Japão e uma das líderes mundiais em fabricação de fibra óptica e Tyco Electronics empresa americana, fundada nos Estados Unidos, a mais de 50 anos no mercado. Facilidade de construção, expansão conforme demanda, facilidade de implementação de atuais e futuros serviços, confiabilidade e privacidade são demais características de um projeto de rede óptica, que se deve levar em consideração para o dimensionamento dos equipamentos. Assim neste projeto os equipamentos atendem a demanda atual, mas possuem reserva técnica, já prevendo uma futura expansão na região sendo empregados os equipamentos de transmissão e recepção óptica desenvolvidos pela empresa Ericsson Telecomunicações S/A. Estrutura da Rede Cabos de Fibras Ópticas Apesar de existirem diversos tipos de cabos e acessórios ópticos, a norma de projeto estruturado EIA/TIA-568-A recomenda a utilização de tipos específicos de cabos ópticos para redes locais, além de especificar os valores dos principais parâmetros que envolvem estes cabos e conectores. Neste projeto, como consideramos a princípio, o cabo de fibra óptica utilizado será a Monomodo de núcleo 8,5/125 nm, no lance de 2.000 metros Serão definidos dois tipos de cabos para o atendimento:

Rede externa da saída da Central até a entrada do prédio, onde se encontram os divisores ópticos, na caixa de emenda Tyco, foi utilizado o cabo óptico auto-sustentado para vão de 80 metros, produzido pela Furukawa, com a seguinte nomenclatura CFOA-SM-AS80-G 6F. É um Cabo óptico totalmente dielétrico, o núcleo é preenchido com geléia para evitar a penetração de umidade, as fibras revestidas em acrilato e instalado em vãos aéreos em estruturas auto suportadas. Este cabo contém 6 fibras, atualmente o projeto utiliza-se de três fibras para o atendimento aos dois prédios construídos, restando três fibras para o dimensionamento de futuros acessos.

Rede interna: após os divisores ópticos Tyco 1:4, na caixa de emenda, o cabeamento no interior do condomínio é realizado com um cabo óptico Fiber-LAN Indoor com 2 fibras, interligando cada saída do Divisor 1:4, aos divisores ópticos Tyco 1:16, que atenderam cada um quatro andares do edifício. Deste divisor novamente cabos ópticos Fiber Lan de 2 fibras são alocados para a conexão até os apartamentos onde serão conectadas as ONTs.

 Caixa de Emendas Externas

TECNOLOGIA GPON Para a continuidade e ampliação de um enlace o uso de emenda óptica é essencial hoje sendo que a atenuação máxima de uma emenda, segundo padrão EIA/TIA-568-B, não pode exceder o valor de 0,3 dB por emenda, sendo que existem dois tipos básicos: 

Tabela 3: Atenuação por emenda(Fonte: PINHEIRO, 2005)

Tipo de Emenda

Perdas típicas por emenda

Fusão 0,02 a 0,1 dB

Mecânica 0,15 a 0,20 dB

  Nos enlaces da rede as emendas foram feitas todas pelo método de fusão, pois as máquinas atuais de emenda garantem uma perda menor quando comprados com os conectores de emenda mecânica. Na figura 12, é visualizada a perda de 0,01 dB por emenda através do método de fusão de fibra, realizada em campo.

Figura 12: Perda por fusão na fibra Realizada a emenda, as fibras são acomodadas nas caixas de emenda FOSC-OC Splitter Trays (fornecedor Tyco Electronics) que, também possui bandeja que acomodam os divisores ópticos, que neste caso será utilizado apenas 1:4. Detalhamento da caixa de emenda nas figuras 13 e 14. A rede externa compreende os componentes desde a caixa de emenda até o DIO (Distribuídos Interno Óptico) da Central.

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Figura 13: Detalhamento da Caixa de Emenda FOSC-OC(Fonte: Tyco Electronics)

Caixa de Emendas Internas As caixas de emendas Furukawa utilizadas comportam 2 e 12 fibras, sendo respectivamente os modelos PTO 2F e PTO 12F. Cada fibra monomodo após o divisor óptico é direcionada para a Caixa de Emenda Interna ou Distribuidor Interno óptico da Furukawa PTO. Este DIO é equipado com terminações ópticas e conectores SC/ PC, que apresenta valores de atenuação entre 0,30 dB (típico) e 0,50 dB (máximo), e reflexão após montado o conector <-45 dB. Como cada prédio irá precisar de 80 terminações, utiliza-se 1 DIO 2F por apartamento, e 1 DIO 12F para a distribuição entre 4 andares. Neles ficaram acomodadas as emendas de transição entre o cabo óptico externo e os cordões de conexão com o equipamento de transmissão e recepção ONT. 

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Figura 15: Distribuidor Interno Óptico PTO 2 Fibras Furukawa(Fonte: Furukawa)

 Cordões e Extensões Ópticas Os cordões ópticos são utilizados para manobra entre o distribuidor interno óptico e os equipamentos de transmissão e recepção, ou seja, entre o DIO e o elemento ativo. Para este projeto foi utilizado um cordão constituído por fibra óptica monomodo revestida com conector óptico modelo SC nas extremidades, diferenciado apenas pelo polimento nas terminações de cada equipamento. São cordões com diâmetro do cabo pode variar entre 0,9 mm e 3 mm. 

Figura 16: Cordões Ópticos e detalhe do conector SC(Fonte: Furukawa)

 Para este projeto foram utilizados pares de conectores SC, conforme recomenda a norma EIA/TIA-568-B, também os equipamentos de central e cliente possuem essa terminação. Esse tipo de conector apresenta valores tipos de perda entre 0,3 dB a máximo de 0,5 dB. Divisor Óptico Passivo Os divisores ópticos passivos recebem o sinal de luz e o ramificam em 2 ou mais fibras de saída. São utilizados na central da operadora, caixas de emendas, ambientes de usuários fracionando ou combinando sinais ópticos nas redes ópticas. 

TECNOLOGIA GPONExiste uma ampla variedade de estilos e tamanhos para a divisão / combinação do sinal de luz, conforme a figura 17, com configuração de divisões 1:N, desenvolvidos pelas empresas como Tyco, Senko, NTT Electronics.

Figura 17: Modelos de divisores ópticos passivo Transmissor e Receptor Ericsson BLM1500 Além de atender as especificações técnicas da ITU-T, o equipamento de transmissão e recepção que se conecta aos servidores de dados e telefonia para atender a distribuição de serviços das operadoras e/ ou prestadoras. Sendo um elemento ativo fundamental na rede GPON, o BLM1500 produzido pela Ericsson é um distribuidor óptico que possui a flexibilidade necessária para atender aos diversos serviços sobre uma única plataforma além de permitir alocação de banda dinâmica de um usuário sem a perda de conexão. A OLT, conforme figura 18, será instalada em um rack padrão 19 polegadas com possibilidade de alocação máxima de 14 slots com conexões de uplink e downlink GPON, mais 2 slots de controle em modo redundante e demais slots totalizando 18. Todo equipado a OLT pesa 60 quilos. Neste projeto, o EDA BLM1500 deve possuir no mínimo 1 slot com 4 interfaces GPON de 2,5 Gbit/s (provendo assim um uplink de 10 Gbit/s da OLT). A interface GPON dos equipamentos deverão implementar um fator de divisão de no mínimo 1:64, com atendimento final de 64 usuários por fibra de saída da OLT, assim a cada slot podem ser conectadas 256 ONTs. A OLT deve prover a funcionalidade de mensurar a potência de transmissão ótica de cada ONT de modo a detectar possíveis problemas desta potência e desabilitar um ONT defeituoso automaticamente para garantir o correto funcionamento das demais ONT, classificando também a prioridade de cada fluxo com o uso de VLANs, QoS e Protocolo GEM. A perda máxima da rede óptica para OLT deve ser até 28 dB, com o padrão de implementação de 1,25 Gbit/s de upstream no comprimento de onda de 1310 nm e 2,5 Gbit/s de downstream no comprimento de onda de 1490 nm.

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Figura 18: EDA BLM 1500 OLT Ericsson(Fonte: Ericsson [3])

 Transmissor e Receptor T063G O equipamento ONT T063G, prove conexão de alta velocidade e entrega dos serviços de dados, voz e imagem a cada cliente é instalado no interior da residência, opera em conjunto com EDA BLM1500. O ONT T063G apresenta: uma porta de uplink óptica que suporta interface GPON com 28 dB de perda no link, 4 portas Gigabit Ethernet padrão 10/100/1000 Base-T, com conectores RJ45, todas as portas trabalham em auto-negociação, 2 Portas POTS para utilização telefônica. Opera no transmissor (upstream) com uma potência óptica do laser até + 5 dBm e comprimento de onda 1310 nm, e no receptor (downstream) com sensibilidade de -28 dBm e comprimento de onda 1490 nm. Suportam VLANs e QoS. 

TECNOLOGIA GPONFigura 19: Transmissor e Receptor ONT T063G

(Fonte: Ericsson [4]) Atenuação do Enlace Óptico O perfeito funcionamento de um enlace óptico requer a seleção adequada dos componentes a serem utilizados na rede (transmissor, receptor, fibra, conector, etc.) são relevantes para garantir que o link óptico projetado atenda as exigências de potência do transmissor e sensibilidade do receptor, obedecendo a critérios de qualidade e confiabilidade como: probabilidade de erro de bit e disponibilidade do sistema, respectivamente. Além de mantém esses critérios dentro de valores admissíveis, utilizando como padrão os valores máximos apresentados da norma EIA/TIA-568-B presentes na tabela 4. 

Tabela 4: Coeficiente de Atenuação Máxima(Fonte: PINHEIRO, 2005)

Tipo de Cabo ÓpticoComprimento de

Onda(nm)

Coeficiente de Atenuação

(dB/km)

Multímodo (50 ou 62,5/125µm) 850 3,5

Multímodo (50 ou 62,5/125µm) 1300 1,5

Monomodo (uso externo) 1310 0,5

Monomodo (uso externo) 1550 0,5

Monomodo (uso externo) 1310 1,0

Monomodo (uso externo) 1550 1,0

  Para o cálculo de perdas do sistema é evidente se conhecer os parâmetros dos elementos de transmissão e rede, são eles:

De acordo com o comprimento de onda, considerar o coeficiente de atenuação do cabo óptico (dB/km);

Atenuação máxima dos conectores; Atenuação máxima das emendas por fusão; Potência Óptica de saída do transmissor; Atenuação máxima dos divisores ópticos passivos; Sensibilidade mínima do receptor

 Assim o cálculo do balanço de potência mostra a margem disponível de sinal para suportar as perdas de atenuação dos componentes da rede como: a quantidade de emendas, conectores, divisores ópticos passivos e degradação do sinal óptico no interior da fibra. O Balanço de Potência é expresso em dB e calculado a partir da equação (JESZENSKY, 2004): 

(1) Onde:

TECNOLOGIA GPON αf = atenuação da fibra (em dB/km); L = comprimento do enlace (em km); αc = perda de inserção de cada conector (em dB); αe = perda de inserção de cada emenda de fibra (em dB); αp = perda de inserção de componente passivo, no caso, o divisor óptico

passivo (em dB). Na tabela 5, podem ser verificados os valores considerados no projeto para a base de cálculo. Estas informações são baseadas nas normas ITU-T 983 e ITU-T G.671, e informações dispostas nos materiais, no caso do lance de fibra de 20.000 m, conforme a figura 20.

Figura 20: Detalhe de atenuação (dB/km) em bobina de Fibra Monomodo  

Tabela 5: Descrição das atenuações no link ópticoDescrição Atenuação

Atenuação do conector 0,3 dB

Atenuação máxima das emendas por fusão 0, 02 dB

Atenuação máxima do splitter 1:4 7,2 dB

Atenuação máxima do splitter 1:16 14 dB

Atenuação para comprimento de onda 1310 nm 0,35 dB/km

Atenuação para comprimento de onda 1550 nm 0,25 dB/km

Sensibilidade mínima do receptor (OLT) -28 dBm

TECNOLOGIA GPON  A base para a efetivação e comprovação destes valores utilizados, somente poderia acontecer em análises e testes deste sistema após sua implantação, porém fica para um próximo estudo. Vale lembrar que o receptor necessita de um valor de perda de potência para funcionar em perfeitas condições, em sistemas digitais essa perda é especificada em função da taxa de erro de bit (BER) aceitável, para fibras ópticas varia entre 10 -

9 a 10-12, ou seja, ocorre um erro para cada bilhão de pulsos enviados (KEISER, 2006). Aplicando a tabela 5 no projeto proposto para este estudo, chegamos facilmente a conclusão, que é necessário um cálculo do enlace total, desde os equipamentos da central, passando pelos componentes da rede externa até os materiais utilizados na rede interna do cliente. Utilizando os valores da tabela 5 e considerando a quantidade de equipamentos utilizados, realizamos os cálculos pela fórmula 2 e demonstra-se na tabela 6, os valores utilizados para este Cálculo de atenuação do link óptico. 

Tabela 6: Cálculo de atenuação do link óptico.

Cálculo da Perda no comprimento do

link

Comprimento do cabo 2,2 km

Perda na fibra por km 0,35 dB/km

Perda Total na fibra 0,77 dB

Cálculo da perda no conector

Perda Individual nos conectores 0,3 dB

Número de conectores 2

Perda total nos conectores 0,6 dB

Cálculo de perda na emenda

Perda na emenda 0,02 dB

Número de emendas 5

Perda total nas emendas 0,1 dB

Atenuação dos divisores ópticos (7,2+14) dB 21,2 dB

Atenuação total do link óptico 22,67 dB

Cálculo de perda no equipamento

Potência Média do transmissor (A) 5 dBm

Sensitividade do Receptor (B) -28 dBm

Perda Suportada no enlace (A – B) 33 dB

Cálculo da margem de

desempenho do sistema

Perdas Suportadas pelos Equipamentos 33 dB

Total de Atenuação no link óptico 22,67 dB

Margem de Desempenho do Sistema ~10 dB

 

TECNOLOGIA GPONPara o cálculo de Perdas foi considerada a saída da central até a entrada do condomínio de prédios, onde se encontram os divisores ópticos, assim devem ser consideras ainda, as perdas nos cabos de distribuição interna do prédio. Foi considerado da caixa de emenda externa até a subida do prédio 200 metros de cabo de fibra óptica para subida e entrega até a ONT do cliente. Assim para garantir a taxa de transmissão proposta (39 Mbps) por comprovação matemática, observado na tabela 10, onde: 

Perdas Suportadas no Enlace – Total de Atenuação no link óptico 

33 dB – 22,67 dB = ~10 dB Observa-se que a comunicação entre OLT e ONT será eficiente, mesmo com a inclusão dos divisores ópticos, pois o valor de atenuação suportado pelos equipamentos (33 dB) é maior que a perda apresentada no enlace (22,67 dB). Se o contrário ocorrer, a atenuação do link for maior que a atenuação dos equipamentos, os mesmos poderão apresentar falhas de comunicação ou até perda total de comunicação do link. A evolução das redes cabeadas é atender a todas as residências com fibra óptica, com os serviços de voz, dados e imagem.

Fibra Óptica II: Diagrama da Rede Para o projeto foi considerado um Condomínio Alto Padrão de 5 Prédios, com 20 andares de 4 apartamentos por andar. Destes 2 Prédios estão 100% ocupados e, mais 3 Prédios se encontram em construção. Para cada apartamento foi disponibilizado um cabo óptico LAN com um par de Fibras, para atendimento até a caixa de terminação PTO 2F da Furukawa, e posterior cordão óptico para a conexão da caixa de terminação com a ONT. A distribuição dos cabos ópticos internos (Fiber LAN Furukawa) de subida ocorre a cada 4 andares no divisor óptico passivo Tyco 1:16, este divisor está interligado ao divisor 1:4 presente na caixa de emenda Tyco, no subsolo do Primeiro Prédio do Condomínio, como apresentado nas Figuras 21 e 22. 

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Figura 21: Diagrama de Distribuição de Cabos 

Figura 22: Disposição dos Prédios no Condomínio Levantamento de Custos Investimento na Central 

TECNOLOGIA GPONConsiderar os valores apresentados em moeda americana (dólar) convertidos em Real por cotação de R$ 1,867 com referência no dia 26/05/2010. Valores já inclusos de taxas de importação, serviços de transporte (frete e seguro), mais impostos. Será apresentado o custo dos materiais e produtos da rede, custo da central e custos dos assinantes. O levantamento de custos da Central inclui o principal equipamento da rede EDA BLM1500 OLT da Ericsson Telecomunicações S/A, que apresenta possibilidade de processar grande densidade de tráfego com alto padrão e qualidade em atendimento. Para descrever o custo por acesso é necessário considerar a OLT integralmente equipada, pois devido à ampla abrangência de acessos que este equipamento permite, o mesmo não irá atender somente projeto. Observa-se na tabela 7 os custos apresentados, para o equipamento todo montado e equipado constando-se de: 14 slots de placas Gigabit, 2 controladoras e 2 placas de uplink, como apresentado na figura 21, e atende-se a 3584 acessos. 

Tabela 7: Total de Custos na CentralQuantidade Descrição Custo (R$)

2 Placa Transmissor Óptico (Uplink) 32.655,78

1 Licença BLM 1500 15.248,82

2 Placa Controladora 21.912,42

1 Chassis OLT 17U 14.009,97

14 Placa Óptica Gigabit 235.924,92

56 Licença por Porta Gigabit PON 11.051,60

3584 Licença dos Acessos 82.862,08

1 Gerência do Sistema 155.012,36

Total para atender 3584 acessos 568.677,95

Custo individual por acesso 158,67

Total para atender 160 acessos 25.387,41

  O equipamento traz uma ampla expansão para a Rede de Acesso. No projeto, inicialmente têm-se a demanda de 160 acessos para as duas torres dos edifícios, que apresenta para custos na Central um valor de R$ 25.387,41. Assim uma Placa Óptica Gigabit que tem a capacidade de atender a 256 acessos é suficiente para atender a demanda até o presente momento. Por medidas de segurança, duas destas placas serão reservadas para a utilização no projeto, visto que há uma previsão de expansão do condomínio com a construção de mais três torres, incluindo futuramente mais 240 acessos para a região, e para que haja redundância entre as placas, se ocorrer da placa alocada como principal paralisar o serviço tem-se uma em stand by para entrar em operação. Investimento na Rede 

TECNOLOGIA GPONPara a Rede Externa foi considerado o lançamento do Cabo Óptico Furukawa CFOA-SM-AS80-G 6F de 2000 metros de comprimento mais os custos com a infra-estrutura interna, conforme montra a tabela 8. 

Tabela 8: Total de Custo na RedeQuantidade Descrição Custo (R$)

1

Infra-estrutura interna (Distribuidor Óptico Interno PTO

12 Fibras Furukawa, Cordões ópticos, conectores, Fusões e

passagem do cabo óptico, etc.)

13.362,00

2000 metros Cabo de Fibra Óptica AS 80 6 fibras - Furukawa 9.840,00

Total 23.202,00

  Investimento no Condomínio O equipamento ONT utilizado no atendimento a cada apartamento do condomínio foi adquirido do mesmo fabricante da OLT, Ericsson, portanto também é necessário considerar no valor apresentado incluso os custos de taxas de importação, serviços de transporte (frete e seguro), mais impostos e convertidos para moeda nacional, conforme se apresenta na tabela 9. A tabela 10 apresenta os custos referentes à rede de distribuição interna do prédio onde foram considerados os divisores ópticos passivos, distribuidores internos, cabo de fibra óptica interno da Furukawa Fiber-LAN Indoor com 2 fibras. 

Tabela 9: Custo do Equipamento ONTQuantidade Descrição Custo (R$)

160

ONT T063G Ericsson, 4 portas Giga Ethernet, 1 Porta PON

uplink, 2 Portas POTS, Adaptador 100-240V para 12

VDC/1A, 20W, 50-60Hz

72.843,20

Total 72.843,20

   

Tabela 10: Total de Custo no CondomínioQuantidade Descrição Custo (R$)

160 Distribuidor Óptico Interno PTO 2 Fibras - Furukawa 4.000,00

2

Infra estrutura interna (Fusões e passagem do cabo óptico,

conectores, instalação de DIO, cordões ópticos, etc.)

23.526,12

TECNOLOGIA GPON3 Divisor Óptico Passivo 1:4 –

Tyco 1.449,36

10 Divisor Óptico Passivo 1:16 - Tyco 9.486,10

Total 38.461,58

  Investimento Total do Projeto As operadoras de telecomunicações estão investindo largamente em redes ópticas distribuída nos grandes centros, o que torna viável a aquisição de equipamentos GPON e a expansão futura destas redes com altas taxas de tráfego. Segundo o IDC o aumento do tráfego de dados em Banda Larga no Brasil irá crescer em 8 vezes até 2012, e desde 2002 aumentou em 56 vezes. Considerando toda a infra-estrutura descrita no projeto, calcula-se o custo de atendimento por cliente, sendo 160 clientes, a partir do custo total apresentado na tabela 11. 

Tabela 11: Investimento Total do ProjetoDescrição Custo (R$)

Total de Custos na Central 25.387,41

Total de Custos na Rede 23.202,00

Custo do Equipamento ONT 72.843,20

Total de Custos no Condomínio 38.461,58

Total 159.894,19

  Custo do Projeto para Implantação em Rede Metálica Para o mesmo projeto, agora considerando o atendimento dos condomínios de alto padrão em rede metálica convencional, tem-se o dimensionamento de pelo menos 2 pontos de conexão por apartamento, considerando já a infra-estrutura interna do prédio distribuída pela construtora, observa-se a relação de infra-estrutura e custo descritas:

2 Cabos de Par Metálico, de pelo menos 200 pares cada, em lance de 2000 metros, para atendimento de 160 clientes, com valor de custo de R$ 78.920,00.

Custo por Porta Central (ADSL + Voz) de R$ 270,00 por cada cliente, totalizando R$ 43.200,00

Custo com Modem ADSL R$ 50,00, considerando o atendimento aos 160 clientes tem R$ 8.000,00.

2 Cabos de Par Metálico, de 50 pares cada, em lance de 200 metros, para o cabeamento interno nos edifícios, com valor de custo de R$ 1.600,00

 Tabela 12: Custo em Rede Metálica

Descrição Custo (R$)

Total de Custos na Central 43.200,00

TECNOLOGIA GPONTotal de Custos na Rede 78.920,00

Custo Modem ADSL 8.000,00

Total de Custos no Condomínio 1.600,00

Total 131.720,00

  Custo por Cliente A partir do Total Final apresentado nas Tabelas 11 e 12, o custo de atendimento por cliente para cada rede pode ser calculado a partir da equação 2: 

Custo por cliente = Total de Custo / Qtd de Clientes (1)

 Portanto é importante considerar: 

Custo por Cliente = 159.894,19 / 160 = 999,33, para Rede GPON 

Custo por Cliente = 131.720 / 160 = 823,25, para Rede Metálica A partir dos cálculos, tem-se que é mais vantajoso à implantação de redes de fibras ópticas em novas áreas de habitação, como no projeto em edifícios, quando comparadas com a rede metálica. A mínima diferença de custo (R$ 176,08) apresentada na simples analogia deste estudo mostra que quanto maior a expansão e desenvolvimento do mercado em tecnologias para a Banda Larga da Próxima Geração, maior será a concorrência, o que é fundamental para a redução dos custos futuros e a massificação do acesso á estes serviços nos setores socioeconômicos brasileiro. Para a comparação foram utilizados 2.000 metros no comprimento tanto óptico como metálico. O projeto comprova que o atendimento por fibra óptica pode alcançar até 15 km de distância da central, garantindo a entrega de 40 Mbit/s de Banda, como apresentado no item 6.3, enquanto que tecnologias de entrega de banda por par metálico chegam a taxas de 13 a 15 Mbit/s e, para garantir essa taxa devem apenas ficar distantes no máximo a 1,5 km da Central, como comprovado na figura 7 do tutorial parte I. A Relação Custo x Benefício apresentado neste projeto pelo custo de atendimento a cada cliente, mostra que redes de alta velocidade utilizando fibra óptica como meio para a transmissão é o futuro da rede cabeada. Existe ainda amplo mercado para investimento em redes de Fibra óptica em muitas regiões do Brasil, conforme se observa na figura 23. Apenas nos 100 maiores municípios brasileiros existe rede óptica viável para utilização residencial, onde se pode considerar: São Paulo, Rio de Janeiro, Brasília, Porto Alegre, Curitiba. 

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Figura 23: Áreas de Cobertura x Meio de Acesso no Brasil(Fonte: Booz&Company, 2009)

 Impulsionadores do Progresso da Banda Larga Um dos fatores importantes que interfere na implantação de redes ópticas é o poder de compra dos habitantes da área de abrangência, hoje restrito a classes A e B, por seu poder aquisitivo ser maior, pois conforme observamos os serviços de triple play em conjunto com altas taxas de velocidade de download, não está massificada, ou seja, uma minoria da população possui condições socioeconômicas para pagar por estes serviços. O Brasil possui um mapa óptico que conecta grandes Capitais Brasileiras, ligando extremos como Fortaleza e Porto Alegre com área de cobertura nas regiões Nordeste, Sul e Sudeste mais os estados de Tocantins e Goiás. Essa rede óptica pertencia a empresa Eletronet, que por ter decretado falência no ano de 2003, a rede permaneceu embargada pela Justiça até os dias de hoje. Mas a Justiça autorizou o uso dos 16.000 km de fibra para os serviços de banda larga e inclusão digital nos estudos do Plano Nacional de Banda Larga. Além da Rede Eletronet, conta-se com os cabeamentos ópticos de estatais como Petrobrás para a inclusão digital. A tendência de investimentos futuros das operadoras em suas redes ópticas é elevado. A Operadora Telefônica, no Estado de São Paulo, em 2005 forneceu fibras ópticas para o Projeto KyaTera (Unicamp), para a interligação por Fibra Óptica de 27 laboratórios de universidades e instituições. Hoje o Projeto já abrange toda a Região de São Paulo Capital e demais cidades do próprio estado, e a fibra chega diretamente ao interior dos laboratórios. Disponibiliza de conexões de gigabits por segundo. Hoje a Telefônica também disponibiliza serviços, como o Trio Xtreme, lançado em fevereiro de 2009. Os pacotes disponibilizam banda larga de 8 Mbit/s a 30 Mbit/s,

TECNOLOGIA GPONtelefonia fixa e TV paga com canais de alta definição e vídeo sob demanda e, custam a parti de 269,90. A Net, presente em 79 cidades brasileiras, e em 40 já oferece serviços triple play, principalmente São Paulo e Rio de Janeiro, a partir de pacotes que custam R$ 250,00 com baixa velocidade de download até os mais caros R$ 450,00 aproximadamente para altas taxas (12 Mbit/s). A Oi já disponibiliza acessos de até 100 Mbit/s, via fibra óptica, em cinco capitais: Brasília, Curitiba, Goiânia, Porto Alegre e Florianópolis. O progresso da largura de banda no Brasil ocorre lentamente. Como mostrado na figura 1, tem-se a implantação de solução FTTx no mundo afora, principalmente no Japão onde a entrega de serviços a 1 Gbit/s com fibra até a casa do cliente e estudo publicado pela Cisco / IDC mostra que a média poder de aquisição de banda larga permanece ainda entre 1 Mbit/s e 2 Mbit/s, ou seja, um milésimo de acessos a menos que o Japão. Na figura 24, apresenta-se a quantidade de acessos por velocidade de download, sendo a faixa de maior aquisição permanece até 1 Mbit/s, resultados até Junho de 2009. O surgimento de inúmeros serviços através da Internet condicionou para que as redes evoluíssem a fim de suprir a crescente demanda de transmissão de dados e a maiores velocidades de acesso. Diversos tipos de serviços disponibilizados atualmente exigem bandas cada vez maiores como streaming e download de filmes e musicas. O usuário busca também além da rapidez, qualidade no serviço prestado. Apesar da superioridade de adesões ao serviço de banda larga, o País ainda dispõe de centenas de cidades que permanecem com acesso discado como o principal meio de conexão a Internet, representando uma fatia de 11% do total de conexões, como se observa na figura 24. 

Figura 24: Acessos por velocidade de download(Fonte: Cisco)

 O que falta para o aumento de acessos de banda larga com velocidades superiores a 2 Mbit/s, no Brasil, é o que impulsiona cada vez mais a distribuição de serviços em altas taxas de velocidade mundo afora, em países como: Austrália, Japão, França, Portugal, EUA, Polônia, Coréia do Sul onde a velocidade média da Internet já ultrapassa os 3 Mbit/s. Nestes países são impulsionadores da utilização de redes ópticas, serviços triple play através da conexão de banda larga

TECNOLOGIA GPONenglobando Telefonia, Internet, Televisão em Alta Definição, Jogos Interativos, Vídeo sob Demanda, Videoconferência, Filmes e Esportes em tempo real. O Brasil não tem mercado com essa demanda por serviços. Operadoras de todo o país trabalham para entregar conexão de dados e voz, mesmo porque são impedidas pelo governo de transmitirem vídeo sem a aquisição de licença legal para prestação desse tipo de serviço. A oferta e concorrência de mercado para entrega de altas velocidades é fundamental para a redução dos custos e a massificação do acesso á estes serviços.

Figura 25: Distribuição de acesso por Velocidade(Fonte: ANATEL, 2008)

 

 A fibra é um excelente meio de transmissão, se comparadas com fios metálicos apresentam inúmeras vantagens, como por exemplo, imunidade a interferência eletromagnética e baixa perda de transmissão, sua implantação para atendimento a pequenas empresas e usuários na rede de acesso, esbarra no custo, se comparado a utilização de cabos metálicos. O estudo aponta que o pensamento futuro das redes cabeadas é a utilização da fibra como o principal elemento físico para a transmissão. A crescente oferta de serviço via Internet e o surgimento de novas aplicações possuem a disposição uma rede de acesso precária, não viável para distribuição de serviços triple play a longas distâncias. 

TECNOLOGIA GPONPela comparação de preços entre a rede metálica e óptica, para o atendimento a um único cliente, apresentado no estudo, mostra que a diferença é mínima. O que comprova os novos investimentos das operadoras de telecomunicações em redes cabeadas por fibra óptica, principalmente para novas áreas de atendimento. Além da facilidade de implantação, mobilidade e expansão que a rede permite, se necessário no futuro, enquanto que em uma rede metálica a principal dificuldade é a mobilidade e expansão da rede. O conceito deste trabalho mostra que a tecnologia GPON permite o atendimento a longas distâncias da Central, sem a necessidade de utilizar o consumo de energia elétrica no decorrer do percurso, pois utiliza somente elementos passivos. Mais um critério a se voltar a atenção é a utilização de elementos passivos, ou seja, não se utiliza alimentação elétrica no percurso do enlace, apenas nos equipamentos das extremidades – transmissão e recepção -, o que permite uma redução nos custos de implantação e manutenção desta rede O uso da Rede Óptica Gigabit em conjunto com as soluções FTTx, mostra atendimentos diferenciados na última milha para o cliente utilizando estruturas da rede já implantadas e /ou permitindo a expansão para novas áreas de ocupação nas cidades, principalmente com redes de fibra óptica, priorizando economia nos investimentos. Claro que a abrangência da rede óptica hoje aos usuários é muito menor que a rede metálica, pois nenhuma das operadoras irá retirar toda a sua rede metálica e implantar uma Rede Óptica Passiva Gigabit, neste caso o custo é elevadíssimo e inviável. Mas a tendência é que este tipo de rede seja instalada e utilizada para quaisquer tipo de serviço.

Fibra Óptica II: Teste seu entendimento1. Quais são a duas funções principais de uma OLT (Terminal de Linha Óptica)?

Controlar o tráfego e nomear a alocação de banda dinâmica para as ONTs (Terminal de Rede Óptica) / ONUs (Unidade de Rede Óptica).Controlar o tráfego e nomear a alocação de banda dinâmica para as OMTs (Terminal Micrométrico Óptico) / ONUs (Unidade de Rede Óptica).Controlar o tráfego e nomear a alocação de banda dinâmica para as OMTs (Terminal Micrométrico Óptico) / ONTs (Terminal de Rede Óptica).Controlar o tráfego e nomear a alocação de banda dinâmica para outras OLTs (Terminal de Linha Óptica) e para a ONUs (Unidade de Rede Óptica).

2. Qual das alternativas abaixo representa uma das soluções FTTx?Solução FTTB – Fibra até o Prédio.

Solução FTTC – Fibra até o Armário.

Solução FTTN – Fibra até o Nó.

Solução FTTH – Fibra até a Casa.

Todas as anteriores.

3. Qual dos elementos abaixo não faz parte da estrutura de rede definida para o projeto objeto do estudo deste tutorial?

Cabos de Fibras Ópticas, Cordões e Extensões Ópticas.

TECNOLOGIA GPONRepetidor Elétrico-óptico.

Caixa de Emendas Internas e Externas.

Divisor Óptico Passivo.