Mecanismos de controle de uplink e downlink de assinantes em redes GPON
Enviado em 17.09.2021

Mecanismos de controle de uplink e downlink de assinantes em redes GPON

Já explicamos em posts anteriores sobre o recurso que existe em redes GPON para limitação da banda utilizada pelos clientes (queues ou filas) […]

Já explicamos em posts anteriores sobre o recurso que existe em redes GPON para limitação da banda utilizada pelos clientes (queues ou filas) chamado DBA (Dynamic Bandwidth Assignment). Tal recurso é nativo ao protocolo GPON como se pode ver no documento G.984.3 da ITU-T no qual se define as características lógicas do padrão.

Temos acompanhado um crescimento gradual no número de provedores que estão migrando o controle de banda dos seus assinantes para a OLT, retirando este trabalho dos servidores de autenticação e, consequentemente, diminuindo o uso de cpu destes equipamentos. Esta recomendação é sempre válida pois a limitação de banda costuma ser mais adequada quando feita pela rede de acesso, sendo que o protocolo GPON foi escrito pelos desenvolvedores do protocolo e implementado pelos fabricantes com este recurso já ativo e, principalmente, em funcionamento mesmo sem o operador de rede ter conhecimento.

Sabemos que o principal empecilho desta migração está nos sistemas de gerenciamento de clientes que em sua maior parte ainda não estão com a devida integração com os diversos vendors de OLTs em funcionamento. Neste artigo, procuraremos nos aprofundar nos conceitos envolvidos neste processo para auxiliar no entendimento e posterior aplicação deste recurso nas respectivas operações.

Controle de Banda de Uplink:

No sentido de upstream (ONU para OLT), utiliza-se o mecanismo DBA no qual a OLT quem define o slot de tempo que cada ONU pertencente a uma mesma porta PON poderá encaminhar os dados no sentido de uplink. Isto porque todas as ONUs compartilham a mesma fibra ótica (mesma porta PON) e utilizam mesmo comprimento de onda para se comunicarem com a OLT. Se esta coordenação não existisse, ocorreria colisão de informações uma vez que mais de uma ONU estaria transmitindo o sinal ao mesmo tempo.

Uma das vantagens deste processo é tornar a OLT capaz de identificar os usuários que necessitam de mais banda disponível em um determinado momento, continuamente se adaptando ao comportamento dos clientes. Isto resulta em maior eficiência no uso da banda disponível.

A OLT utiliza-se de dois métodos de coleta para deduzir a ocupação ou ociosidade dos buffers das ONUs:

  • SR-DBA – status report-DBA: a ONU envia relatórios de seus buffers solicitadas pela OLT
  • NSR-DBA – non-status report-DBA: OLT observa se o tempo alocado à determinada ONU não está sendo usado.

O GPON usa o conceito de container de transmissão (T-CONT) que consiste na unidade básica para controle do tráfego de uplink. Existem cinco formas de se atribuir um perfil de banda de uplink a um cliente, chamado de tipos de T-CONT:

Tipo 1 – Largura de banda fixa: aloca-se uma banda de uplink ao cliente que se mantém reservada a este de forma contínua, independente se está em uso ou da ocupação geral da PON.

Tipo 2 – Largura de banda garantida: garante-se a banda ao cliente quando este necessitar porém, quando não está em uso, pode ser alocada a outros usuários que estejam precisando.

Tipo 3 – Largura de banda garantida/não-garantida: garante-se a banda ao cliente e também uma banda extra caso o usuário necessite e se tenha recurso disponível.

Tipo 4 – Largura de banda melhor esforço: não garante banda ao cliente, ou seja, somente terá recurso atribuído a ele caso haja disponibilidade.

Tipo 5 – Modo híbrido: combina características dos demais tipos.

Tendo conhecimento destas opções, fica mais claro no momento de se definir os perfis de velocidade dos clientes para que esteja de acordo com a exigência em cada cenário.

Controle de Banda de Downlink:

No sentido de downstream (OLT para ONUs), os dados são encaminhados por meio de broadcast com uma identificação chamada GEM Port ID. Assim, cada ONU identifica as informações pertencentes a ela através deste ID, filtrando os dados de forma correta. A limitação do tráfego de downlink é de total responsabilidade da OLT visto que não necessita se comunicar com as ONUs, apenas realizar o envio do tráfego adequado a cada uma delas.

Costuma-se utilizar um algoritmo baseado em marcador de duas taxas e três cores (trTCM) descrito na RFC 2698 no qual se define parâmetros de compromisso (CIR – Committed Information Rate) e de pico (PIR – Peak Information Rate). Quando o tráfego está dentro do CIR, os pacotes são marcados com verde; entre CIR e PIR, são marcados com amarelo; e maior que o PIR, com vermelho. Assim, os pacotes são aceitos ou descartados baseando-se na cor com a qual foram marcados.

O parâmetro CIR define a banda que desejamos garantir que seja entregue ao cliente enquanto o PIR estabelece a taxa máxima entregue ao cliente caso haja disponibilidade de banda. Existem também os parâmetros CBS (Committed Burst Size) e PBS (Peak Burst Size) definidos em bytes cujos valores pela recomendação da RFC é que sejam no mínimo o valor do maior tamanho de pacote a ser trafegado. Na prática, vemos fabricantes definirem automaticamente o valor mais adequado a partir dos valores de CIR e PIR.

Na hora de se iniciar os testes, será necessário cadastrar os perfis das taxas tanto de upload quanto de download por terem características diferentes como pudemos verificar. Uma vez cadastrado o plano de velocidade, basta aplicá-lo a ONU/ONT do assinante durante a sua ativação.

Com estas informações em mãos é possível prosseguir com os estudos e primeiros testes no cenário do provedor, além de poder auxiliar os desenvolvedores dos sistemas de gestão na implantação destes recursos para automatização da migração dos clientes. Vemos que este esforço apesar de grande pode trazer inúmeros benefícios para a operação da rede de acesso e, consequentemente, uma melhoria no serviço ofertado aos assinantes.

Vinicius Ochiro,
Professor de Redes de Acesso FTTx xPON e consultor para provedores de internet na VLSM, com experiência em redes de IP/MPLS, L2/L3VPN, BGP e acesso FTTx xPON.

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