Como funciona um PON: TDM, ranging, DBA, ativação, OMCI

Uma rede óptica passiva tem um transmissor falando com até 128 receptores através de vidro e splitters, e até 128 transmissores compartilhando um receptor no sentido inverso. Fazer isso funcionar sem colisões, sem escuta indevida e sem configuração em cada residência é tarefa do protocolo. Esta página explica os mecanismos — broadcast no downstream, slots de tempo no upstream, ranging, largura de banda dinâmica, ativação da ONU e o canal de gerenciamento — e relaciona cada um ao que se vê em uma OLT e em um stick.

Downstream: broadcast para todos

A OLT transmite continuamente em um comprimento de onda (1490 nm no GPON, 1577 nm no XGS-PON). Cada ONU recebe todos os quadros e mantém apenas o que está endereçado a ela — por Port-ID nos quadros GEM do GPON, ou XGEM no XG(S)-PON. Como tudo é visível para todos, o payload de downstream é criptografado por ONU (AES-128 no GPON, AES-128/256 no XGS-PON) com chaves trocadas durante a ativação. O downstream também carrega o mapa de largura de banda que informa a cada ONU quando ela pode transmitir.

Upstream: bursts por divisão de tempo

As ONUs compartilham um comprimento de onda de upstream (1310 nm no GPON, 1270 nm no XGS-PON) por TDMA: cada uma transmite apenas no slot atribuído pela OLT, como um burst com preâmbulo e delimitador. O laser fica desligado entre os bursts — por isso a potência Tx de DDM de uma ONU não tem sentido quando ociosa, e por isso o Rx de uma OLT é uma média de muitos transmissores (Precisão e limites). O receptor da OLT reinicia seu limiar entre bursts de ONUs a distâncias e potências diferentes.

Ranging

Os slots só funcionam se o burst de cada ONU chegar exatamente no momento esperado. Durante a ativação, a OLT mede o atraso de ida e volta até cada ONU e atribui um atraso de equalização para que todas as ONUs pareçam estar à mesma distância lógica (a distância diferencial de fibra é de 20 km, opcionalmente 40 km). O ranging se repete periodicamente para acompanhar as variações no comprimento da fibra causadas pela temperatura.

Atribuição dinâmica de largura de banda (DBA)

A capacidade de upstream é dividida entre T-CONTs (contêineres de transmissão) — filas por ONU e por classe de serviço:

O algoritmo de DBA da OLT aloca slots a cada 125 µs com base em relatórios de status das ONUs (SR-DBA) ou no tráfego observado (NSR-DBA, monitoramento de tráfego). A latência e a equidade do upstream dependem desse algoritmo, não da óptica.

Enquadramento e FEC

Detalhes dos padrões: Padrões de PON.

Ativação da ONU

Uma nova ONU passa por uma sequência definida (estados O1–O5 do GPON):

Variantes de autenticação: apenas número de série, LOID + senha (comum em alguns operadores, definido no firmware do stick), ou ID de registro. Uma OLT também executa detecção de ONU rogue — uma ONU transmitindo fora do seu slot ofusca todos os demais na PON, e a OLT pode ordená-la a desligar o laser.

OMCI: o canal de gerenciamento

Uma vez em O5, a OLT configura a ONU através da OMCI (ONU Management and Control Interface, G.988): um canal de mensagens sobre uma porta GEM dedicada que cria o modelo de serviço da ONU — portas UNI, VLANs, portas GEM, T-CONTs, QoS — como entidades gerenciadas. Uma ONU que registra mas não passa tráfego geralmente tem uma incompatibilidade de OMCI/provisionamento (perfil de serviço, VLAN, ou um modelo de ONU que não se encaixa no perfil da OLT). Sticks emulam a OMCI de uma ONU completa para que a OLT veja um dispositivo familiar.

Coexistência de comprimentos de onda

GPON, XGS-PON e a sobreposição de vídeo podem compartilhar uma mesma ODN porque seus comprimentos de onda diferem; um elemento de coexistência (CEx, um filtro WDM na OLT) os combina ao custo de ~1–1,5 dB. Planos e filtros: Comprimentos de onda da PON.

O que isso significa para a óptica

• Downstream contínuo, upstream em burst: o SFP da OLT tem um receptor em modo burst (APD com reset rápido), e a ONU tem um driver de laser em modo burst — esses dois recursos diferenciam os módulos PON dos SFPs ponto a ponto (transceptores de PON).
• As classes de orçamento (B+, C+, N1…) e as razões de splitter definem quantas ONUs e a que distância: Classes de ODN e orçamento.
• A identidade que um roteador host lê de um stick (SFF-8472) é separada da identidade de PON que a OLT vê (serial, LOID); o CodingBox codifica a primeira.

No CodingBox

Para um stick de PON ou um módulo de OLT, o CodingBox mostra a identidade MSA, os códigos de comprimento de onda e o DDM em tempo real em DDM — lembrando que o Tx de um stick só é válido enquanto ele está em burst, e que o Rx de uma OLT é uma média. Os parâmetros do lado da PON (serial, LOID) são definidos na própria interface de gerenciamento do stick, não na EEPROM.

A árvore de PON ao lado das outras arquiteturas de fibra — ponto a ponto, anéis, WDM — com variantes de FTTx, contagens de fibra e opções de proteção: topologias de rede de fibra.