Aluno: Pedro Paulo Dayrell Rossi

1. EPON – Ethernet Passive Optical Network Aluno: Pedro Paulo Dayrell Rossi Professores: Luís Henrique M. K. Costa e Otto Carlos M. B. Duarte

2. Índice • Introdução • Ethernet na Primeira Milha • IEEE 802.3ah EPON • A Rede EPON • Protocolo MPCP • EPON em Sentido Downstream • EPON em Sentido Upstream • Cálculo do RTT • Auto-Discovery • Conclusão • Perguntas

3. Introdução • Backbone = Gbps! • Gargalo = loop ou local loop (enlace local) = última milha = primeira milha • Soluções: xDSL, cable modems, rádio • Problemas: gargalos de desempenho, limitações para aumento de velocidade, complexidade de configuração e custo

4. Ethernet na Primeira Milha • Ponto-a-ponto a cobre • Ponto-a-ponto a fibra ótica • Ponto-a-multiponto a fibra ótica • Operação, Administração e Manutenção (OAM – Operation, Administration, and Maintenance) EPON

5. IEEE802.3ah EPON • Única fibra compartilhada • Dividida por splitters óticos • Passivo = Ativos somente nas extremidades • Menos transceivers, menos fibras

7. A Rede EPON • OLT – Optical Line Terminal • ONU – Optical Network Unit • Full-duplex, não necessita CSMA/CD • ONU não enxerga tráfego de outra ONU • Ponto-a-ponto feito através da OLT • Tempo de transmissão controlado pelo MPCP • Multiplexação usando diferentes comprimentos de onda de luz

9. Protocolo MPCP • Controlar a largura de banda p/ cada usuário • Auto-descoberta (auto-discovery) • Ranging (busca ou telemetria) • 5 novas mensagens de controle MAC de 64 bytes: GATE, REPORT (estabelece e solicita largura de banda de transmissão), REGISTER_REQ, REGISTER, REGISTER_ACK (usadas no processo de auto-discovery)

10. Protocolo MPCP • Usa quadros Ethernet padrão • A OLT transmite os quadros Ethernet para as ONus em broadcast • Cada ONU transmite quando autorizada por quadro específico enviado pela OLT • A OLT regula a largura de banda upstream de cada ONU controlando o tamanho da janela de transmissão • Os quadros de controle são enviados na mesma conexão por onde trafegam os dados

11. Protocolo MPCP • Determina a etiqueta LLID das ONUs • Embute a LLID no preâmbulo dos quadros MAC. 8 bytes, formato:

12. Sentido Downstream

13. Mensagens do tipo GATE são enviadas pela OLT para estabelecer o tamanho das janelas de transmissão • Ao receber uma mensagem GATE, a ONU sincroniza seu relógio interno para a indicação “timestamp” embutida no quadro

15. Sentido Upstream • O MPCP usa janelas de tempo durante as quais cada ONU pode transmitir diversos quadros, incluindo uma mensagem tipo REPORT • Controle da largura de banda será determinada pelo tamanho da janela de tempo disponível para transmissão • Enquanto puder transmitir, terá toda largura upstream da fibra (1Gbps)

16. Sentido Upstream

17. As mensagens do tipo REPORT geradas pelas ONU’s também contém um registro de relógio interno efetuado pela própria ONU. Este registro será usado pela OLT para cálculo do RTT • Este tempo RTT é necessário para cálculo correto dos tamanhos de janela e de outros temporizadores mantidos pelo protocolo

18. Cálculo do RTT • OLT envia mensagem GATE no tempo T1; • ONU recebe mensagem GATE contendo tempo T1; sincroniza relógio interno para tempo T1; • ONU envia mensagem REPORT no tempo T2 de seu próprio relógio; • OLT recebe mensagem REPORT no tempo T3 referente a seu relógio interno; • OLT calcula RTT = T3 – T2.

19. Se pegarmos a diferença de tempo entre o envio da mensagem GATE e o recebimento da mensagem REPORT pela OLT (T3-T1), e subtrair dela a diferença de tempo entre o recebimento da mensagem GATE e o envio da mensagem REPORT pela ONU (T2-T1) o que sobra é justamente o tempo de viagem ida-e-volta, que pode ser observado destacado pelos triângulos na figura. RTT = (T3 – T1) – (T2 – T1) = T3 – T2

20. Auto-Discovery • Tem como objetivo incluir de forma correta e sem distúrbios uma nova ONU na rede EPON • A nova ONU precisa informar paramêtros como RTT, tempo de liga-desliga do laser, ter uma LLID, entre outros • Processo: OLT envia Discovery GATE através de broadcast para rede; Uma nova ONU intercepta e responde com um REGISTER_ REQUEST; OLT responde com um REGISTER, designando um LLID e enviando um GATE

21. O processo termina com a ONU enviando um REGISTER_ACK para a OLT com a LLID registrada

22. Conclusão • Diante do gargalo representado pela Primeira Milha, as EPONs surgem como uma alternativa viável e mais barata (devido ao pequeno número de componentes ativos e fibras) para um rápida conexão do provedor de serviços com o usuário. Por se utilizar da fibra, pode contar com uma velocidade maior de acesso que se aproxime das permitidas no backbone. Possui vantagem em relação às opções existentes de banda-larga também no que diz respeito à facilidade de configuração

23. Perguntas 1.Quantas fibras ligam o OLT ao splitter? Uma EPON tem somente uma fibra ligando a OLT ao splitter. Somente após o splitter que surgem novas fibras.

24. Perguntas 2. Por que são chamadas de redes “passivas”? Porque uma EPON não possui equipamentos eletrônicos ativos dentro da rede. Elementos ativos existem somente nas extremidades.

25. Perguntas 3. Como uma ONU filtra os quadros que recebe? Através da etiqueta LLID presente nos quadros enviados.

26. Perguntas 4.Como é calculado o RTT entre o OLT e uma ONU específica? Em uma operação de GATE/REPORT calcular a diferença entre T3-T1 (OLT) a T2-T1 (ONU).

27. Perguntas 5.Para que serve uma mensagem do tipo GATE? Para emitir autorização (grant) de transmissão as ONUs, calcular tamanho da janela de transmissão e iniciar o processo de auto-discovery.

28. FIM!