mercado de redes Ópticas: tendências tecnológicas

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Mercado de Redes Ópticas:Tendências Tecnológicas

Roberto Nakamura

II Workshop de Ciência e Tecnologia em Comunicações Ópticas16 a 19 de Novembro de 2.005

Roberto Nakamura

Informação de propriedade da Padtec.Proibida sua reprodução total ou parcial. 2

Roteiro

• Introdução• Motivadores de Mercado• Tecnologia C/DWDM

– Módulos Ópticos Passivos e Ativos– Sistemas C/DWDM

• Novas Tecnologias– OTN– ASON– GPON


Roteiro

•• IntroduçãoIntrodução• Motivadores de Mercado• Tecnologia C/DWDM




Rede – Estrutura e Serviços

Longa DistânciaTransporte Eficiente CORE

Agregação de Tráfego e Transporte

Metro/Core

Metro/AcessoTransporte e Agregação de

Serviços

AcessoServiçosVídeo

LAN/LAN Dados SDH/PDHSAN

Metro

Introdução


Roteiro

• Introdução•• Motivadores de MercadoMotivadores de Mercado• Tecnologia C/DWDM




Broadband DSL subscribers has grown extensively over the last 2 years. ~14M at the end of January, 2004

Penetração da Banda Larga no Japão

0

2M

4M

6M

8M

10M

12M

99-3 99-6 99-9 99-12 00-3 00-6 00-9 00-12 01-3 01-6 01-9 01-12 02-3 02-6 02-9 02-12 03-3 03-6 03-9 03-12

0

100k200k300k400k500k600k700k800k900k

00-9 01-3 01-9 02-3 02-9 03-3 03-9

Optical Fiber for mass users Subscribers: ~961k(End-Jan. 2004)

Optical Fiber for mass users Subscribers: ~961k(End-Jan. 2004)

WirelessSubscribers: ~33k(End-Nov. 2003)

WirelessSubscribers: ~33k(End-Nov. 2003)

DSLSubscribers: ~10,6M(End-Jan. 2004)

DSLSubscribers: ~10,6M(End-Jan. 2004)

Cable InternetSubscribers: ~2,5M(End-Jan. 2004)

Cable InternetSubscribers: ~2,5M(End-Jan. 2004)

33k

961k 10,6M

2,5M

Source: Yasu Taniwaki, Japan Embassy, Mar/04

Motivadores de Mercado


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

jan/98

jan/99

jan/00

jan/01

jan/02

jan/03

jan/04

jan/05

Data

Ho

sts/

100k

02468101214161820

Po

siçã

o e

m R

elaç

ão a

O

utr

os

Paí

ses

Crescimento da Internet no Brasil

Fonte: Network Wizards 2005

Pos

ição

em

Rel

ação

a

Out

ros

Paí

ses

Hos

ts /

100k

Data

Introdução


Evolução da Telefonia no Brasil

Ano

0

10

20

30

40

50

60

2000 2001 2002 2003 2004 20050

10

20

30

40

50

60

70

80

Ace

ssos

Fix

os /

1M

Ace

ssos

Móv

eis

/ 1M

Fonte: Anatel 2005

Introdução


Drastic Change of market Structure

The age of “Everything over IP”(eg.) VoIP is not the replacement of traditional telephony.

Transition from PSTN age to IP age

voice data video “packet based”

wired wireless “ubiquitous”

local Long-Distance international “communication”

IP Age




Increase of value added in telecommunications services

Procurement of optimal network for content delivery

Emergence of a variety of

business models

Physical Network

layer

TelecomService

layer

Platform layer

Content and applications

layer

Integrated services by a

single independent

company

IP age

Entry into broadband(high speed, high volume)

Digitization of content(voice + data + video) Functionality

Unbundling

Authentication, billing, content delivery, copyright management, etc.

Telephone age

Modelo de Competição em Camadas

Diversification of vertically integrated

business models




Roteiro

• Introdução• Motivadores de Mercado•• Tecnologia C/DWDMTecnologia C/DWDM

–– Módulos Ópticos Passivos e AtivosMódulos Ópticos Passivos e Ativos– Sistemas C/DWDM



Módulos Ópticos Passivos

• Baseados em óptica passiva: ausência de conversão opto-elétrica e eletro-óptica

• Completa transparência à taxa e ao formato de modulação• Baixa perda de inserção• Alto isolamento entre os canais

Optical Add Drop Multiplexer (OADM)

OADM Single Homing OADM Dual Homing

Tecnologia C/DWDM

ExemploExemplo


Módulos Ópticos Ativos

• Tempo de comutação menor que 10 ms• Transparente a protocolos, taxas e número de

comprimentos de onda

Tecnologia C/DWDM

ExemploExemplo

Sistema de Proteção Óptica


Amplificadores Ópticos

• Operação na janela de 1550nm• Modelos:

– Amplificadores a Fibra Dopada com Érbio • Amplificadores de potência – Booster (B)• Amplificadores de Linha (L)• Pré-amplificadores (P)

– Amplificadores Raman (R)

Tecnologia C/DWDM

ExemploExemplo

Módulos Ópticos Ativos


Roteiro

• Introdução• Motivadores de Mercado•• Tecnologia C/DWDMTecnologia C/DWDM

– Módulos Ópticos Passivos e Ativos–– Sistemas C/DWDMSistemas C/DWDM



Transmissão de múltiplos canais ópticos em um par de fibrasGrade do ITU-T

Tecnologia C/DWDM

CWDM: Coarse Wavelength Division MultiplexingDWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing

Sistemas xWDM


Sistemas xWDM

DE

MU

X D

WD

M

MU

X D

WD

M

DWDM na banda C

CWDM + DWDM

T

T Mux de banda

MU

X C

WD

M

DE

MU

X C

WD

MCWDM

exceto banda C

T

T

Integração de CWDM e DWDM

Tecnologia C/DWDM


Sistemas xWDM

Canal CWDM OcupadoCanal CWDM DisponívelCanal CWDM Não Disponível

Canais DWDM – Banda C

Canais DWDM – Banda L

1310 1330 1350 14501430141013901370 1470 1550153015101490 1570 1590 1610

a) Sistema CWDM com 4 Canais ocupados e 8 disponíveis

1310 1330 1350 14501430141013901370 1470 1550153015101490 1570 1590 1610

b) Sistema CWDM evoluindo para DWDM na Banda C até 40canais DWDM

1310 1330 1350 14501430141013901370 1470 1550153015101490 1570 1590 1610

c) Sistema CWDM evoluindo para DWDM na Banda L até 40 canais DWDM

Integração CWDM e DWDM

Tecnologia C/DWDM


Sistemas xWDM

Plataforma CWDM

• Baixo custo• Até 16 comprimentos de onda em fibras tipo ZWP e em

fibras STD (STD até 10 km) • Até 12 comprimentos de onda em fibras STD para rotas

mais longas• Velocidades de 2 Mbit/s a 2,5 Gbit/s• Transparente às taxas e protocolos• Proteção de canal óptico (OSNC) ou de rota óptica• Integração com OADM

Tecnologia C/DWDM


Sistemas xWDM

Plataforma DWDM

• Até 40 canais na banda C e mais 40 canais na banda L• Sem restrições de distâncias ou tipos de fibra, incluindo

amplificadores ópticos• Transparente às taxas e protocolos• Taxas de 2 Mbit/s a 10 Gbit/s• Sistema unidirecional ou bidirecional• Proteção de canal óptico (OSNC) ou rota óptica• Ideal para transporte de redes SAN, SDH etc., onde a

distância ou a quantidade de canais ópticos não são atendidas por CWDM

• Integração com OADM

Tecnologia C/DWDM


Características • Conversão de ? de 1a, 2a e 3a janela para a

3a, segundo a grade ITU-T para C/DWDM

Transponder

Receptor• Fotodiodo PINFET ou APD• Fibra multi ou monomodo• Transparente ao protocolo – 2R• Com re-sincronização – 3R• Decodificador do FEC

Transmissor• ? na grade ITU-T compatível com C/DWDM• Laser DFB• Modulação direta ou integrada• Codificador do FEC

Fotodiodo

Amplificadores

Laser

Re-sincronizador

FEC

Tecnologia C/DWDM

Sistemas xWDM


Sistemas xWDM

Muxponder4xSTM16 OTU2

• Multiplexação de 4 sinais STM16 em um sinal colorido OTU2• FEC, Reed Solomon, G.709 na interface OTU2• Funcionalidades para gerência de desempenho e de falha dos sinais

OTU2 e STM16 seguindo as recomendações do ITU-T• Características funcionais de acordo com as recomendações G.783 e

G.798 do ITU-T• Transparência para as arquiteturas de proteção SDH (MSP, SNCP e

MS-SPRing)• Transparência para informações de gerenciamento de redes SDH

Tecnologia C/DWDM


Sistemas xWDM

Combiner 2xGbE/FC/Ficon/Escon STM16

• Multiplexação de 2 sinais clientes em um STM16• Cada cliente pode ser:

– GbE– Fiber Channel– Ficon– Escon

• Funcionalidades para gerência de desempenho e de falha do STM16 seguindo as recomendações do ITU-T

• Suporte a GFP, VCAT e LCAS

Tecnologia C/DWDM


Roteiro



•• Novas TecnologiasNovas Tecnologias–– OTNOTN– ASON– GPON


OTN

Novas Tecnologias

• Nova camada da rede de transporte• Suporte à crescente demanda por banda

– Tbit/s por fibra em enlaces DWDM

• Suporte a novos serviços de banda larga– Serviços a 2,5Gbit/s, 10Gbit/s, 40Gbit/s– SDH, Ethernet, ATM, IP (IP ? OTN ? Fibra)

• Gerenciamento de redes DWDM semelhante ao de redes SDH

• Funcionalidades avançadas de OAM para todos os serviços– Detecção de falha e degradação– Verificação de SLA


OTN

G.959.1Interfaces Físicas

G.8201Desempenho de Erro

G.8251Desempenho de Jitter & Wander

G.874Funções de Gerência de Equipamentos

G.798Equipamentos

G.709Interfaces, Taxas de bit, Estruturas

G.872Arquitetura de Rede

Novas Tecnologias

Recomendações do ITU-T (Exemplos)


OTN

3825

4080

Align

1 7 8 14 15 16 17

3824

1

2

3

4

OPU k PayloadO

PU

kO

H

OPUk - Optical Channel Payload Unit

ODUk

ODUk - Optical Channel Data Unit

Client Signalmapped in

OPUk Payload

Client Signal

OTUkFEC

OTUkOH

OTUk - Optical Channel Transport Unit

k = 1 (2,5G), 2 (10G), 3 (40G)

Estrutura de Quadro da Interface OTUk

Fonte: ITU-T Rec. G.709


OTN

R RRT ClienteT

OTU OTU OTU OTU

ODU

OPU – Cliente

T

R

Transponder OTN Terminal

Transponder OTN Regenerador

Mux/Demux DWDM

Amplificador Óptico

Cliente

Novas Tecnologias

Aplicação


• Gerência de falha e desempenho OTN• FEC, RS (255,239)• Seleção do Modo de Operação

–SDH (STM16 ou STM64)–GbE (10GbE)–Seleção automática entre SDH (STM16 ou STM64) e GbE (10GbE)

OTN

Novas Tecnologias

Transponders OTN


OTN

SDH ou GbE OTN

OTN OTN

• Transponder Bidirecional– Terminal

– Regenerador

• Interface SDH ou GbE– Selecionada sem intervenção do Sistema de Gerência– STM16, 2,5Gbit/s ou– STM64, 9,95 Gbit/s ou– 10GbE LAN, 10,3 Gbit/s

• Interface OTN– OTU2 (SDH), 10,7 Gbit/s– OTU2’ (GbE), 11,1Gbit/s– DWDM, 100GHz

Novas Tecnologias


Roteiro



•• Novas TecnologiasNovas Tecnologias– OTN–– ASONASON– GPON


ASON – Automatic Switched Optical Network

Propósito• Facilitar a configuração rápida e eficiente de conexões

dentro de uma rede de transporte para suportar conexões comutadas e soft permanentes

• Reconfigurar ou modificar conexões para suportar chamadas previamente estabelecidas

• Realizar a função de restabelecimento

ASON

Novas Tecnologias



IP

SDH

DWDM

ATM

Cam

ada

de

Tra

nsp

ort

eC

amad

a d

e S

ervi

ços

Optical TransportNetworking

IP/MPLS

• IP/MPLSAtributos combinados de IP e ATM

• Optical Transport NetworkingFuncionalidades de redes SDH combinadas com altíssima capacidade de banda de redes DWDM

• Velocidades menores ? IP/ATM/SDH era usado

• Velocidades maiores ? POS = IP/PPP/HDLC/SDH se tornou popular• Evolução para IP over Optical Transport Networking (OTN)

ASONColapso da Pilha de Protocolos do Plano de Transporte

ASON

Novas Tecnologias


Org. Foco dos Padrões

ITU-T ASTN/ASON requisitos, arquitetura e especificações do plano de controle (discovery, sinalização, DCN) Extensões para o roteamento baseado em IP e especificações de protocolo de sinalização para suportar o plano de controle óptico IETF Abordagens de engenharia de tráfego para redes IP, incluindo survivability

OIF Requisitos para o plano de controle óptico e especificações para UNI e NNI

ASONServiços de Conexão Comutada: Atividades de Padronização

ASON

Novas Tecnologias


Plano de Controle

Plano de Transporte

Plano de Gerência

DCN

ASON: Relação entre Componentes da Arquitetura

ASON

Novas Tecnologias



ASON

Novas Tecnologias

ASON

Pedido de conexãoPedido de estabelecimento da conexão

NE

Plano de Transporte

UNIUNI

Plano de Controle

ConexãoComutada

Plano de Gerência

ConexãoSoft Permanente

NE NE NE

Plano de Transporte

Plano de Controle

NE NEA A B

ConexãoPermanente

ConexãoComutada

B

ConexãoPermanente



Roteiro



•• Novas TecnologiasNovas Tecnologias– OTN– ASON–– GPONGPON


GPON

Tipos de PON (Passive Optical Network)

• APON: ATM PON• BPON: Broadband PON• EPON: Ethernet PON•• GPON: GPON: GigabitGigabit--capablecapable PONPON

Novas Tecnologias


Residencial

Splitter

SplitterSplitter

Splitter

Splitter

Splitter

ONT

ONT

ONT

ONT

ONT

ONT

ONTONTONT

ONTONTONT

OpticalVideo

Transmitter

OLT

Store

Store

Splitter

GPON

Arquitetura de RedeExemplo

Novas Tecnologias


GPON

Novas Tecnologias

Fonte: ITU-T Rec. G.984.1

Fibre

OLT

ONT

NT

NT ONU

ONU

Fibre

FibreCopper

Access NetworkHomeNetwork

FTTH

FTTB/C

FTTCab

ONU Optical Network UnitONT Optical Network TerminationOLT Optical Line TerminationNT Network Termination

FTTB Fiber to the BuildingFTTB/C Fiber to the Building/CurbFTTCab Fiber to the Cabinet

Copper

Arquitetura de Rede

UNI SNI

UNI User Network InterfaceSNI Service Network Interface


GPON

Novas Tecnologias

XBackhaul xDSL

X

X

X

Negócios

Linha Privada

XXXPOTS e ISDN

XXXServiços de FL Simétricos (troca de arquivos, tele-medicina, jogos online, etc.)

XXXServiços de FL Assimétricos (distribuição de vídeo, VOD, etc.)

MDUs

FTTHFTTC e FTTCab

FTTB

Cenários de Serviços

FL: Faixa LargaMDU: Multi-dwelling Unit – Unidade Multi-Residencial



GPON

Novas Tecnologias

Configuração de Referência

ONT/ONU

NE

AF

WDM

ONT

NE

WDM

SplitterÓptico

UNI SNI?1

?2

?1

?2?1 + ?2

1,2Gbit/s155Mbit/s622Mbit/s1,2Gbit/s

155Mbit/s622Mbit/s1,2Gbit/s2,4Gbit/s

2,4Gbit/s



GPON

Novas Tecnologias

• Alcance Físico– Máxima distância física ONU/ONT? OLT

= 10 ou 20km

• Atraso Médio de Transferência do Sinal– (Round Trip Delay) / 2

= 1,5ms

• Split Ratio– Até 1:128


Roberto NakamuraCoordenador de Projetos

Fone: (19) [email protected]

Padtec Optical Components and SystemsRod. Campinas – Moji-Mirim, km 118,513086.902 – Campinas – SPFone: +55 (19) 2104-9702Fax: +55 (19) 2104-9703www.padtec.com.br

Roberto NakamuraCoordenador de Projetos

Fone: (19) [email protected]

Padtec Optical Components and SystemsRod. Campinas – Moji-Mirim, km 118,513086.902 – Campinas – SPFone: +55 (19) 2104-9702Fax: +55 (19) 2104-9703www.padtec.com.br

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