GPON ONU, ONT e OLT: tudo o que precisa de saber sobre a arquitetura PON

Quase todas as redes de fibra FTTH assentam na mesma infraestrutura de base: uma rede ótica passiva, ou PON. Por trás desta tecnologia encontram-se dois equipamentos essenciais — oOLT do lado do operador e oONU/ONT lado do assinante — cujo domínio é indispensável para qualquer técnico de fibra, responsável de rede ou integrador que trabalhe em implementações FTTH. Este guia explica as funções de cada um, as variantes GPON, EPON e XGS-PON e como escolher o equipamento adequado de acordo com a vossa infraestrutura.

A arquitetura PON: por que o GPON?

Uma rede PON (Rede Ótica Passiva) é uma infraestrutura de distribuição por fibra ótica que não utiliza qualquer equipamento ativo entre a central da operadora e as instalações do assinante. A transmissão assenta exclusivamente em divisores óticos passivos — componentes sem alimentação elétrica que dividem o sinal.

A principal vantagem é de natureza económica: uma única fibra a partir do OLT pode servir até 128 subscritores (rácio de 1:128 em GPON) através da divisão do sinal nos divisores. Isto reduz consideravelmente o custo de instalação em comparação com uma arquitetura ponto a ponto, em que cada assinante necessitaria da sua própria fibra dedicada até à central.

Uma implantação FTTH GPON custa, em média, 30 a 40 % menos do que uma arquitetura ponto a ponto equivalente, graças à partilha da fibra de transporte.

O GPON (Rede Ótica Passiva Gigabit) é a norma definida pela ITU-T G.984 e constitui atualmente a tecnologia dominante nas implantações de FTTH na Europa e em França. Oferece 2,5 Gbps na direção de descarga (operadora → assinante) e 1,25 Gbps no sentido ascendente, partilhados entre os assinantes de uma mesma porta PON.

ONU e ONT GPON: o terminal do lado do assinante

L'ONU (Unidade de Rede Ótica) ou ONT (Terminal de Rede Ótica) é o equipamento instalado na residência do assinante. Este assegura a conversão entre o sinal ótico da fibra e as interfaces elétricas utilizáveis (Ethernet, telefonia analógica, Wi-Fi). Na prática, os termos ONU e ONT referem-se frequentemente ao mesmo aparelho — a diferença técnica reside no facto de o ONT estar diretamente ligado ao equipamento terminal (decodificador), enquanto a ONU alimenta uma sub-rede através de um switch Ethernet.

As configurações ONU/ONT mais comuns:

• 1 GE ONU — porta Gigabit Ethernet única, configuração minimalista para instalações residenciais simples
• 1 GE + 3 FE ONU — 1 porta Gigabit + 3 portas Fast Ethernet, ideal para pequenos edifícios ou instalações profissionais
• 1 GE + 3 FE + ONU PoE — com alimentação PoE integrada para alimentar diretamente pontos de acesso Wi-Fi ou câmaras IP
• Wi-Fi integrado da ONU — com módulo Wi-Fi de 2,4/5 GHz, para instalações residenciais «tudo-em-um»
• ONU CATV — com porta RF para televisão por cabo coaxial, comum em instalações mistas

O conector ótico de uma ONU é sempre um SC/APC (conector verde, ângulo de 8°). É este conector que se liga ao cabo de fibra proveniente da PTO (tomada terminal ótica) nas instalações FTTH.

OLT GPON: o concentrador do lado da operadora

L'OLT (Terminal de Linha Ótica) é o equipamento central da rede PON, instalado na cabeça de rede — normalmente no NRO (nó de ligação ótica) ou no DSLAM de um operador, ou na sala de servidores de uma rede privada (campus, hotel, residência gerida). O OLT é o único equipamento ativo de toda a arquitetura: gere a sincronização temporal (TDMA) das transmissões de e para cada ONU.

As principais funções de um OLT:

• Agregação PON — cada porta PON suporta até 64 ou 128 ONU/ONT em simultâneo
• Gestão da largura de banda — atribuição dinâmica (DBA) de acordo com as necessidades de cada assinante
• Autenticação da ONU — registo dos terminais por número de série ou LOID
• VLAN e QoS — separação do tráfego da Internet, voz e IPTV
• Montagem em rede — portas de ligação ascendente GbE ou 10GbE para a rede central (router, BRAS)

Um OLT Elfcam PON de 4 portas pode, assim, gerir até 256 subscritores simultâneas (4 × 64) numa única unidade de rack. A versão de 16 portas alarga esta capacidade a 1 024 assinantes — suficiente para a implantação de uma rede FTTH num bairro inteiro ou num grande campus.

GPON vs EPON: quais são as diferenças?

As duas principais normas PON que estão a ser implementadas a nível mundial são GPON (ITU-T G.984) e EPON (IEEE 802.3ah). Embora desempenhem a mesma função, diferem em vários aspetos técnicos e são incompatíveis entre si — um ONU GPON não pode funcionar num OLT EPON, e vice-versa.

Em França, O GPON é a norma imposta pela Orange para a sua rede FTTH pública. A SFR, a Bouygues e a Free também utilizam a tecnologia GPON nas suas infraestruturas. A tecnologia EPON continua a estar presente em determinados equipamentos empresariais e em instalações industriais, nomeadamente na Ásia.

XGS-PON e XGPON: o aumento da velocidade para 10G

A próxima geração do GPON é o XGS-PON (PON simétrica de 10 Gigabit, ITU-T G.9807.1), que quadruplica as velocidades da fibra: 10 Gbps de download e 10 Gbps de upload. Trata-se da tecnologia para a qual os operadores europeus estão a migrar progressivamente, a fim de dar resposta à procura de largura de banda para aplicações na nuvem, jogos e videoconferências em 4K.

A particularidade do XGS-PON reside na sua coexistência com o GPON na mesma infraestrutura de fibra. Ambas as tecnologias utilizam comprimentos de onda diferentes, o que permite que um OLT XGS-PON sirva simultaneamente ONUs GPON (antigos assinantes) e ONUs XGS-PON (novos assinantes) na mesma rede de distribuição. A migração é, portanto, progressiva, sem necessidade de substituir cabos nem divisores.

Nota: XGPON (G.987, 10G de saída / 2,5G de entrada) é uma variante assimétrica menos utilizada do que o XGS-PON. A Free utiliza, nomeadamente, o XGS-PON na sua Freebox Ultra, que dispõe de uma porta SFP+ de 10G do lado do assinante.

Módulos SFP GPON: a alternativa compacta aos equipamentos dedicados

Uma alternativa aos ONU/ONT dedicados é o módulo SFP GPON — um transceptor no formato SFP padrão que integra a lógica GPON num formato de 1,25G ou 2,5G. Este tipo de módulo encaixa-se na porta SFP de um switch gerido ou de um router compatível, transformando esse equipamento numa ONU GPON sem necessidade de uma caixa dedicada adicional.

Os módulos SFP GPON estão disponíveis em duas classes de potência:

• PX20+ / PX20++ — orçamento ótico de 29–32 dB, cobertura até 20 km, para implantações FTTH residenciais padrão
• Classe C++ — orçamento ótico de 32–35 dB, para longas distâncias ou divisores com rácio elevado (1:128)

Os módulos SFP OLT (lado da operadora) e SFP ONU (lado do assinante) são distintos e não são intercambiáveis. Um módulo SFP GPON OLT TX a 1490 nm destina-se a ser inserido no OLT, enquanto um módulo SFP ONU TX a 1310 nm é instalado no equipamento do assinante.

Dimensionamento de uma rede PON: rácio de divisão e orçamento ótico

O dimensionamento de uma rede PON assenta em dois parâmetros fundamentais: o rácio de divisão e o orçamento para equipamento ótico.

O rácio de divisão é a relação entre o número de portas PON do OLT e o número de assinantes servidos. Uma relação de 1:64 significa que uma porta PON serve 64 ONU. Quanto maior for a relação, menor será a largura de banda disponível por assinante e maiores serão as perdas óticas a compensar.

O orçamento para equipamento ótico é a perda máxima aceitável no percurso ótico entre o OLT e o ONU. Calcula-se da seguinte forma:

Orçamento ótico = Perdas no cabo (0,35 dB/km × distância) + Perdas no divisor (3,5 dB por nível de divisão) + Perdas nos conectores (0,3 dB × número) + Margem (3 dB)

Para uma implantação GPON padrão:

• Distância OLT → assinante: 20 km, no máximo.
• Divisor 1:64: atenuação ≈ 18 dB
• Orçamento total típico: 28 dB (classe B+) ou 32 dB (classe C++)

Caso a sua instalação exceda este orçamento (longas distâncias, múltiplos divisores em cascata), será necessário utilizar módulos SFP Classe C++ ou intercalar um amplificador EDFA. Os cabos de fibra ótica reforçados para uso exterior Os cabos Elfcam G.657.A1/A2 com revestimento de PE são recomendados para ligações de longa distância expostas aos raios UV e a variações de temperatura.

Perguntas frequentes — GPON ONU, ONT e OLT