Como funciona OLT: PON, TDMA, DBA e ranging para provedores
Como funciona OLT: a OLT envia a mesma descida para todas as ONUs de uma porta PON e cada ONU fica só com os pacotes dela; na subida, a OLT diz a cada ONU o instante exato em que pode transmitir, para os sinais não se chocarem na fibra. O que mantém tudo no tempo certo são três mecanismos: o ranging, o mapa de banda e o DBA.
Resumo
- Na descida, a porta PON manda um único fluxo para todas as ONUs, e cada uma filtra o que é seu.
- Na subida, as ONUs se revezam pelo TDMA, em janelas de tempo que a OLT distribui a cada quadro.
- O ranging mede o atraso de cada ONU e iguala todas como se estivessem à mesma distância da OLT.
- O DBA reparte a banda de subida entre as ONUs conforme o plano e a fila de cada uma.
Como funciona OLT: uma porta, uma fibra e muitas ONUs
Cada porta PON da OLT atende várias ONUs pela mesma fibra, dividida por splitters que não usam energia. Por isso a OLT precisa de regras próprias para a descida, que chega a todos, e para a subida, que todos dividem.
A rede GPON é ponto-multiponto: um único laser na OLT ilumina a fibra que, depois de um ou dois splitters, chega a dezenas de casas. Não existe um cabo exclusivo por assinante entre o POP e o splitter, e é isso que reduz o custo da rede externa e, ao mesmo tempo, obriga a OLT a coordenar quem fala e quando.
Descida e subida viajam na mesma fibra em comprimentos de onda diferentes, como cores de luz que não se misturam. A tabela resume os valores do GPON e do XGS-PON; quem quiser ver como o provedor leva esse trabalho para a operação encontra o serviço de configuração de OLT com perfis, VLANs e firmware.
| Sentido | GPON | XGS-PON | Como a fibra é dividida |
|---|---|---|---|
| Descida | 1490 nm, cerca de 2,5 Gbit/s | 1577 nm, cerca de 10 Gbit/s | Difusão: todas as ONUs recebem o mesmo fluxo |
| Subida | 1310 nm, cerca de 1,25 Gbit/s | 1270 nm, cerca de 10 Gbit/s | Revezamento no tempo, uma ONU por vez |
| Vídeo (opcional) | 1550 nm | 1550 nm | Sinal de TV sobreposto, fora do controle da OLT |
Como os comprimentos de onda do GPON e do XGS-PON não se sobrepõem, as duas tecnologias podem dividir a mesma fibra. O guia de coexistência de GPON com XGS-PON mostra o que isso exige da rede externa e do orçamento de potência.
Por que a descida chega a todas as ONUs?
O splitter óptico apenas divide a luz, sem saber para quem ela vai. Então cada ONU recebe tudo o que a porta transmite e descarta o que não tem o identificador dela.
Esse identificador é o GEM port, um número que a OLT atribui a cada fluxo de cada ONU. Para que uma ONU não leia o tráfego da vizinha, a recomendação ITU-T G.984.3 prevê criptografia AES na descida, com chave própria por ONU.
Como as ONUs transmitem sem colidir na subida
Na subida, todas as ONUs usam o mesmo comprimento de onda, então só uma pode transmitir por vez. A OLT organiza esse revezamento pelo TDMA, distribuindo fatias de tempo a cada ONU.
O TDMA (acesso múltiplo por divisão de tempo) funciona como uma reunião com moderador: ninguém fala sem a vez, e a vez é dada pela OLT. Se duas ONUs transmitirem ao mesmo tempo, os sinais se somam no splitter e a OLT não consegue ler nenhum dos dois.
O mapa de banda a cada 125 microssegundos
A descida do GPON é dividida em quadros de 125 microssegundos, e o cabeçalho de cada quadro traz um mapa de banda. O mapa diz a cada fila de subida da ONU em que instante começar e em que instante parar.
Esse mapa muda de quadro para quadro. Uma ONU que está quase sem tráfego recebe janelas pequenas, e outra com fila cheia recebe janelas maiores, desde que o plano dela permita.
Ranging: a OLT mede a distância de cada ONU
Uma ONU a 500 metros e outra a 15 quilômetros recebem a mesma ordem, mas o sinal da mais distante demora mais para chegar à OLT. Sem compensação, as janelas se sobreporiam.
No ranging, a OLT mede o tempo de ida e volta de cada ONU e manda um atraso de equalização. A ONU próxima espera mais antes de transmitir, e todas passam a chegar como se estivessem à mesma distância.
A recomendação prevê diferença de até 20 km entre a ONU mais próxima e a mais distante de uma porta [CONFIRMAR na ITU-T G.984.3]. Por isso uma porta pode atender um condomínio ao lado do POP e uma área rural no mesmo splitter, desde que a potência feche.
Como funciona OLT na ativação de uma ONU, passo a passo
Uma ONU nova passa por estados definidos antes de levar tráfego: escuta a porta, informa o número de série, é medida no ranging e recebe a configuração. Saber em que estado ela parou mostra onde está o problema.
Estados O1 e O2
Ligar e escutar
A ONU acerta o relógio pela descida e espera a OLT abrir uma janela de descoberta.
Estado O3
Informar o número de série
Na janela de descoberta, a ONU responde com o número de série e recebe um identificador.
Estado O4
Ranging
A OLT mede o atraso da ONU e envia o atraso de equalização que ela passa a usar.
Estado O5
Operação
A ONU passa a transmitir só nas janelas do mapa de banda e já pode receber a configuração.
A autenticação por número de série, senha ou LOID acontece em cima dessa sequência. Uma ONU que chega ao estado de operação mas não está cadastrada aparece na lista de autodescoberta da OLT.
Depois da ativação física, a OLT configura a ONU pelo OMCI, o canal de gerência da recomendação ITU-T G.988. É por ele que a OLT diz quais portas a ONU tem, quais VLANs usar e qual fila de subida cada serviço ocupa.
Na operação, a ONU que trava no estado de número de série costuma ter problema de cadastro ou de compatibilidade; a que cai e volta no ranging costuma ter sinal fora da faixa ou fibra com defeito.
ONUs presas na ativação ou caindo e voltando?
Na configuração de OLT, um Especialista confere perfis, autenticação e alarmes de cada porta PON e deixa a ativação de ONUs previsível.
Como a OLT reparte a banda de subida entre as ONUs?
A OLT reparte a subida pelo DBA, a alocação dinâmica de banda, que decide o tamanho das janelas de cada ONU a cada quadro. A unidade que recebe essas janelas é o T-CONT, uma fila de subida dentro da ONU.
O DBA pode trabalhar de dois jeitos: a ONU informa quanto tem na fila, ou a OLT observa as janelas que ficaram vazias e ajusta sozinha. Nos dois casos, a regra de quanto cada um pode usar vem do perfil associado ao T-CONT.
| Tipo | O que garante | Uso comum no provedor |
|---|---|---|
| Tipo 1 | Banda fixa, reservada mesmo sem tráfego | Voz e serviços sensíveis a atraso |
| Tipo 2 | Banda assegurada, liberada quando a ONU precisa | Serviços com mínimo contratado |
| Tipo 3 | Banda assegurada mais uma parte extra quando há folga | Link dedicado e planos empresariais |
| Tipo 4 | Só o máximo, sem garantia | Internet residencial |
| Tipo 5 | Combinação dos anteriores numa única fila | Casos especiais de fabricante |
Na OLT, isso vira os perfis que o técnico cria: perfil de DBA com o tipo e os limites, perfil de linha que liga o T-CONT ao DBA e mapeia as VLANs. O passo a passo de como configurar OLT Huawei mostra esses perfis em comandos de uma marca.
A soma dos planos pode passar da capacidade da porta
A OLT permite vender, somados, mais megabits do que a porta tem, porque nem todos usam ao mesmo tempo. O que não pode passar da capacidade é a soma das bandas fixas e asseguradas.
Quando o pico de uso encosta no limite da porta, todos os assinantes do tipo 4 dividem o que sobra, e a reclamação de lentidão aparece no mesmo horário todos os dias.
Na prática: o que esse mecanismo explica nos chamados
Boa parte dos chamados de fibra que parecem aleatórios tem explicação no TDMA, no ranging ou no DBA. Ligar o sintoma ao mecanismo encurta o diagnóstico.
- Porta inteira caindo: uma ONU com defeito transmite fora da janela dela e atropela as outras, caso tratado no guia de OLT derrubando ONU.
- ONU perto do POP caindo: potência alta demais atrapalha a leitura da OLT, explicado no guia de ONU com sinal alto.
- Lentidão no mesmo horário: a porta chegou ao limite e o DBA divide a sobra entre muitos, e o caminho é o balanceamento de portas PON.
- ONU que não aparece na OLT: sem descida boa, ela nem acerta o relógio e não responde na janela de descoberta.
Antes de trocar uma ONU, confira na OLT
- Em que estado a ONU parou, ou se ela nem aparece na porta.
- A potência recebida pela ONU e a potência que a OLT recebe dela.
- Se outras ONUs da mesma porta caíram no mesmo minuto.
- A ocupação da porta PON no horário da reclamação.
- Se o perfil de linha e o de serviço batem com o modelo da ONU.
Quando várias ONUs da mesma porta aparecem na resposta, o problema é da porta, da fibra ou de uma vizinha, e trocar a ONU do assinante não resolve.
Erros comuns ao entender o funcionamento da OLT
Os erros de entendimento mais comuns levam a vender planos que a porta não sustenta ou a trocar ONUs que não têm defeito. Os quatro abaixo aparecem em provedores de todos os tamanhos.
- Somar como se fosse exclusivo: a velocidade da porta é dividida entre todas as ONUs dela, não entregue a cada uma.
- Tratar o DBA como limitador de velocidade: o DBA reparte a subida; a descida é controlada por outras regras da OLT e do concentrador.
- Ignorar a distância: ela pesa na potência e no ranging, e uma ONU muito longe ou muito perto pode falhar com o mesmo cadastro das outras.
- Achar que a OLT roteia o assinante: em muitas redes a OLT só agrega em camada 2, e a sessão PPPoE ou o IP são entregues pelo concentrador.
A Táquion Tech trabalha a OLT a partir desse mecanismo: perfis de DBA por plano, ocupação de cada porta acompanhada e alarmes de ranging lidos antes de mandar alguém a campo.
Perguntas frequentes
A rede de fibra entre a OLT e a ONU precisa de energia?
Não. Entre a OLT e a ONU só há fibra, emendas e splitters, que dividem a luz sem eletricidade. Por isso a rede se chama passiva, e só a OLT no POP e a ONU na casa do assinante precisam de energia.
Qual a distância máxima entre a OLT e a ONU?
Em GPON, o alcance mais usado é de cerca de 20 km [CONFIRMAR na ITU-T G.984.2]. O limite real depende da classe óptica da porta, das perdas do splitter e das emendas no caminho.
Por que a subida do GPON é mais lenta que a descida?
Porque a recomendação define cerca de 1,25 Gbit/s na subida e cerca de 2,5 Gbit/s na descida, divididos entre as ONUs da porta. No XGS-PON, os dois sentidos têm cerca de 10 Gbit/s.
Uma ONU consegue ler o tráfego da vizinha?
O sinal chega fisicamente às duas, mas cada ONU descarta o que não tem o identificador dela. A descida ainda pode ser criptografada com chave por ONU, o que impede a leitura mesmo de um aparelho adulterado.
A OLT é um switch ou um roteador?
Na maioria das redes de provedor, ela trabalha como um agregador de camada 2, entregando as VLANs ao concentrador. Muitos modelos têm recursos de camada 3, mas usá-los depende do desenho da rede.
Responsável técnico da Táquion Tech · Registro profissional [PREENCHER]
Mais de 15 anos em operações de rede, com gestão de infraestruturas de TI, administração de data centers e condução de equipes em migrações de TI e telecomunicações, com foco em alta disponibilidade e segurança.
A Táquion Tech é uma empresa de engenharia de redes de Balneário Camboriú (SC) que projeta, opera e dá suporte a redes de provedores de internet e de empresas.
Fontes
- ITU-T G.984.2: GPON, camada física: comprimentos de onda, taxas e classes ópticas do GPON
- ITU-T G.984.3: GPON, convergência de transmissão: quadro de 125 µs, mapa de banda, ranging, estados da ONU e DBA
- ITU-T G.9807.1: XGS-PON: comprimentos de onda e taxas simétricas de 10 Gbit/s
