As arquiteturas ópticas GPON, EPON e 10GEPON operam em multiplexação TDM (Time Division Multiplexing). Porém, nas evoluções da tecnologia GPON, houve uma mudança no conceito tecnológico, adotando a tecnologia WDM (Wavelength Division Multiplexing), ou multiplexação por divisão de comprimento de onda, em português. Esse recurso permite a comunicação entre dispositivos usando diferentes comprimentos de onda para cada assinante.
O primeiro sucessor do GPON foi o padrão XGPON, desenvolvido para oferecer comunicações com taxas de 10Gbps (X representando 10 em números romanos) e com capacidade de interoperação com o GPON. O padrão passou por mudanças ao longo do tempo, recebendo várias designações de acordo com suas características específicas.
Estrutura das redes xGPON
- G.987: Define conceitos principais e elementos básicos do xGPON.
- G.987.1: Define os requisitos gerais, serviços suportados, hardware e protocolos, além da migração de rede e coexistência com o GPON.
- G.987.2: Especifica detalhes da camada de PMD (physical media dependent), como comprimento da onda e taxas de dados.
- G.987.3: Detalha a camada de convergência e os protocolos de comunicação, incluindo aspectos de QoS e alocação dinâmica de banda.
- G.988: Relacionada ao xGPON, especifica o gerenciamento da ONU (Optical Network Unit) e controle de interface.
XG-PON1
Inicialmente considerada uma substituta do GPON, a tecnologia XG-PON1 permite que múltiplos comprimentos de onda trafeguem pela fibra até o usuário, proporcionando maior throughput, maiores bandas e mais usuários por porta. Desenvolvida pelo ITU-T e definida pela norma G.987, possui interoperabilidade com o GPON, permitindo que usuários migrem aproveitando a infraestrutura existente e preservando investimentos.
A capacidade de banda é de até 10Gbps para downstream e 2,5Gbps para upstream, com uma arquitetura assimétrica em relação às velocidades. Para evitar interferências, as bandas de 1575nm a 1580nm (centralizada em 1577nm) foram reservadas para downstream, enquanto de 1260nm até 1280nm (centralizada em 1270nm) são usadas para upstream.
Comprimentos de Onda no XG-PON1
O canal de downstream do XG-PON1 tem apenas 5nm de largura, sendo operado com lasers resfriados para estabilizar os comprimentos de onda, embora isso gere um custo mais alto. O canal de upstream, por ter 20nm de largura, exige lasers menos sofisticados, reduzindo o custo das ONUs. O número de ONUs por porta PON passa a ser de 256, em contraste com as 128 ONUs por porta PON no GPON.
XG-PON2
A tecnologia XG-PON2 foi projetada para elevar a velocidade de transmissão no canal de upstream de 2,5Gbps para 10Gbps, alcançando simetria nas velocidades de upstream e downstream. Ela permite migração a partir do GPON para XG-PON1 e, posteriormente, para XG-PON2 com ajustes nas camadas de convergência.
NG-PON1 (Next Generation PON 1)
O NG-PON usa um híbrido de TDM e WDM, permitindo à OLT NG-PON operar com múltiplos comprimentos de onda, que podem ser compartilhados entre diversas ONUs via TDM. Nessa arquitetura, o AWG (Arrayed Waveguide Gratings) ou splitter conecta as ONUs dos clientes e distribui a frequência de cada um. Esses dispositivos passivos, com excelente desempenho óptico, são ideais como filtros WDM nesses sistemas.
Os AWGs são semelhantes aos splitters PLC, então, à medida que seu uso cresce, seus preços devem diminuir. Em redes NG-PON, tanto os usuários que recebem comprimentos de onda específicos quanto os que compartilham um comprimento de onda via TDM podem alcançar distâncias de até 100 km. Nesse modelo, a quantidade de ONUs conectadas em uma OLT é significativamente maior do que nas tecnologias anteriores.
NG-PON2 (Next Generation PON 2)
Regulamentado pelo ITU na norma G.989 de 2015, o NG-PON2 oferece simetria de banda com 10Gbps tanto para upstream quanto para downstream, além de suportar 10Gbps para downstream e 2,5Gbps para upstream. Mais do que uma versão ampliada do GPON, ele também permite funcionalidades como mobilidade de comprimentos de onda. Essa tecnologia, com serviços de até 40Gbps, amplia significativamente a aplicação e vida útil da rede.
Devido aos múltiplos comprimentos de onda, os provedores de serviço podem integrar várias redes em uma só, reduzindo o custo geral da infraestrutura. O NG-PON2 pode coexistir com GPON, XG-PON e XGS-PON.
XGS-PON
Evolução do XG-PON1, o XGS-PON é uma versão simétrica com capacidade de 10Gbps para upstream e downstream, conforme a norma ITU G.9807.1 de 2016. Além dos recursos do GPON, o XGS-PON permite que prestadores de serviços integrem diversos serviços baseados em PON (residencial, comercial e móvel) para obter um alto retorno sobre o investimento.
Para escolher a melhor tecnologia PON, é importante considerar todos os aspectos da implantação, como componentes OLT, ONU e elementos ópticos.
Comparação entre as Principais Tecnologias PON
Embora todas as tecnologias referenciadas operem sob os mesmos princípios de rede, existem diferenças significativas entre elas.
Conclusão
As redes PON ainda têm um longo caminho de evolução. O 25G-PON e o 25GS-PON, que são novos padrões evolutivos, já estão sendo desenvolvidos e trarão ainda mais avanços para o futuro das redes ópticas.