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Fiber to the Home (FTTH) é uma tecnologia de comunicação que envolve a transmissão de sinais diretamente para as residências dos usuários por meio de fibras ópticas. Comparado às conexões tradicionais de cabo de cobre, o FTTH oferece maior largura de banda, velocidades de transmissão mais rápidas e distâncias de transmissão mais longas. Nos últimos anos, devido ao rápido crescimento das aplicações da Internet e à crescente procura de banda larga de alta velocidade, o FTTH emergiu como a escolha principal para o acesso à banda larga.

As redes FTTH utilizam principalmente dois tipos de arquiteturas: Rede Óptica Passiva (PON) e Rede Óptica Ativa (AON). Os sistemas PON dependem de divisores passivos para distribuir sinais ópticos sem a necessidade de equipamento alimentado, enquanto os sistemas AON utilizam dispositivos ativos, como switches e roteadores, para amplificar e distribuir os sinais.

Principais Métodos de Implementação de Redes FTTH: PON e AON

As redes FTTH utilizam principalmente dois métodos de implementação: Rede Óptica Passiva (PON) e Rede Óptica Ativa (AON). Essas duas tecnologias diferem significativamente na arquitetura de rede, nos principais componentes e nos cenários de aplicação.

Redes Ópticas Passivas (PON)

Rede Óptica Passiva (PON) é um tipo de rede de fibra óptica que opera sem a necessidade de dispositivos intermediários ativos, como amplificadores ou switches.

No sistema PON, o Terminal de Linha Óptica (OLT) está situado na extremidade do provedor de serviços e se conecta através de fibra óptica a múltiplas Unidades de Rede Óptica (ONU) ou Terminais de Rede Óptica (ONT). A distribuição de sinais ópticos entre estes componentes é gerenciada por divisores passivos. Os sistemas PON são conhecidos por seu baixo custo e manutenção simples, o que os torna amplamente utilizados em redes FTTH.

Rede Óptica Ativa (AON)

A Rede Óptica Ativa (AON) depende de dispositivos intermediários ativos, como switches e roteadores, para amplificar e distribuir sinais ópticos.

No sistema AON, cada usuário possui uma conexão de fibra individual a um switch ou roteador central, permitindo maior largura de banda e gerenciamento de qualidade de serviço mais flexível. Embora os custos iniciais de configuração do sistema AON sejam mais elevados e a manutenção mais complexa, as suas vantagens de desempenho e qualidade de serviço tornam-no competitivo para aplicações de ponta.

Redes Ópticas Passivas (PON)

Rede Óptica Passiva (PON) é uma rede de acesso de fibra óptica que opera sem a necessidade de quaisquer dispositivos intermediários ativos, como amplificadores ou switches. O componente principal de um sistema PON é o divisor passivo, que distribui sinais ópticos do Terminal de Linha Óptica (OLT) para múltiplas Unidades de Rede Óptica (ONU) ou Terminais de Rede Óptica (ONT). A ausência de dispositivos ativos de amplificação e encaminhamento torna o sistema PON de estrutura simples, baixo custo e fácil de manter.

No sistema PON, o OLT está localizado na central do provedor de serviço, onde é responsável por transmitir os dados para a ONU de cada usuário. Os sinais ópticos são distribuídos usando um divisor passivo que aloca o sinal de uma única fibra óptica para vários terminais de usuário. Esta estrutura ponto-multiponto permite o uso eficiente dos recursos de fibra.

Os sistemas PON normalmente empregam tecnologia de acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA) para transmissão de dados. Na direção downstream, a OLT divide os dados em vários intervalos de tempo, cada um alocado para uma ONU diferente. Na direção upstream, cada ONU transmite dados em seu intervalo de tempo designado conforme programado pela OLT, otimizando o fluxo de dados dentro da rede.

CAtualmente, existem vários padrões dentro da tecnologia de Rede Óptica Passiva (PON), sendo os mais proeminentes GPON (PON com capacidade para Gigabit) e EPON (Ethernet PON). Esses dois padrões apresentam diferenças significativas em suas características técnicas, cenários de aplicação e métricas de desempenho.

Rede Óptica Ativa (AON)

Redes ópticas ativas (AON) são redes de acesso de fibra ponto a ponto que dependem de dispositivos ativos como switches e roteadores para amplificação e distribuição de sinal. Ao contrário das redes ópticas passivas (PON), a AON utiliza componentes ativos para gerenciar e manipular sinais ópticos, fornecendo maior largura de banda e gerenciamento de qualidade de serviço mais flexível.

No sistema AON, cada usuário possui uma conexão de fibra dedicada a um switch ou roteador central. O dispositivo central é responsável por distribuir os dados a todos os usuários e receber os dados carregados deles. Essa topologia ponto a ponto garante que cada usuário desfrute de largura de banda de fibra dedicada, evitando os problemas de compartilhamento de largura de banda comuns em outros sistemas.

AON normalmente emprega tecnologia Ethernet, utilizando switches Ethernet para encaminhamento e gerenciamento de dados. Devido à maturidade e ao amplo uso da tecnologia Ethernet, os sistemas AON são altamente compatíveis e fáceis de usar.

PON versus AON

Arquiteturas de Rede

Arquitetura PON：

• Ponto-a-Multiponto：PON usa uma arquitetura ponto-multiponto onde o Terminal de Linha Óptica (OLT) distribui sinais ópticos para múltiplas Unidades de Rede Óptica (ONU) ou Terminais de Rede Óptica (ONT) por meio de divisores passivos.
• Componentes Passivos：Divisores em PON são componentes passivos que não necessitam de alimentação ou manutenção, reduzindo custos operacionais e de manutenção.
• Gestão Centralizada：PON opera com gerenciamento centralizado onde todas as funções de gerenciamento e controle estão concentradas na OLT, simplificando o gerenciamento e configuração da rede.

AON Arquitetura：

• Ponto a ponto：AON emprega uma arquitetura ponto a ponto onde cada usuário tem uma conexão de fibra independente a um switch ou roteador central.
• Componentes ativos：AON depende de dispositivos ativos, como switches e roteadores, para amplificar e distribuir sinais, exigindo fonte de alimentação e manutenção regular.
• Gestão Distribuída：AON usa gerenciamento distribuído onde as funções de gerenciamento e controle de rede são espalhadas por vários dispositivos ativos, proporcionando maior flexibilidade e escalabilidade.

Largura de banda

• PON：Devido à sua estrutura ponto-multiponto, vários usuários compartilham a largura de banda total da OLT. Isso pode levar à competição pela largura de banda durante os horários de pico. Os sistemas GPON típicos oferecem uma taxa downstream de 2,5 Gbps e uma taxa upstream de 1,25 Gbps, enquanto os sistemas EPON têm taxas simétricas de 1 Gbps.
• AON：AON fornece largura de banda de fibra dedicada para cada usuário, oferecendo taxas de transmissão mais altas e desempenho mais estável. Ethernet AON pode fornecer larguras de banda de até 10 Gbps ou superiores.

Latência

• PON：Os divisores passivos em PON não introduzem latência adicional. Entretanto, o mecanismo de acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA) no link upstream pode introduzir alguma latência devido ao compartilhamento de largura de banda entre vários usuários.
• AON：Dispositivos ativos no AON apresentam algum atraso de processamento, mas como cada usuário tem largura de banda dedicada, a latência geral é menor e mais estável.

Distância de transmissão

• PON：A distância de transmissão em PON é limitada a cerca de 20 quilômetros devido à perda de inserção de divisores passivos. Estender esta distância é possível com a adição de repetidores, mas com um custo e complexidade maiores.
• AON：AON depende de dispositivos ativos para amplificar e retransmitir sinais, permitindo distâncias de transmissão mais longas, adequadas para áreas de cobertura extensas.

Custo

• PON：O uso de componentes passivos como divisores em PON reduz os custos iniciais de construção e despesas operacionais, tornando-o adequado para implantações em larga escala e aplicações sensíveis ao custo.
• AON：O uso de dispositivos ativos como switches e roteadores pela AON resulta em custos iniciais de construção e operacionais mais elevados, adequados para cenários que exigem alta largura de banda e alta garantia de qualidade de serviço.

Manutenção

• PON：Sem dispositivos ativos na rede intermediária, os componentes passivos em PON não requerem manutenção, reduzindo custos operacionais e de manutenção.
• AON：Dispositivos ativos em AON requerem manutenção regular e fornecimento de energia, aumentando os custos operacionais e de manutenção, mas oferecendo maior flexibilidade de gerenciamento e garantia de qualidade de serviço.

Aplicativo

PON:

• Acesso residencial de banda larga：A estrutura simples, o baixo custo e a fácil manutenção do PON o tornam adequado para acesso residencial de banda larga em grande escala.
• Acesso para pequenas e médias empresas：Para pequenas e médias empresas com necessidades moderadas de largura de banda, o PON fornece uma solução econômica de acesso de banda larga.
• Convergência de serviços de voz, vídeo e dados：PON suporta vários tipos de serviços, adequados para cenários que exigem integração de voz, vídeo e dados.

AON:

• Acesso de banda larga empresarial：AON oferece alta largura de banda, baixa latência e garantia de serviço de alta qualidade, adequada para aplicações de nível empresarial que exigem alta largura de banda e qualidade.
• Interconexão de data centers：A arquitetura ponto a ponto e os recursos de alta largura de banda da AON o tornam ideal para interconexões de alta velocidade entre data centers.
• Transmissão de longa distância：AON pode amplificar e retransmitir sinais através de dispositivos ativos, adequados para cenários que exigem transmissões de longa distância e alta largura de banda.