Para oferecer serviços com alto grau de confiabilidade, os provedores de serviços de telecomunicações necessitam monitorar continuamente o desempenho e o status da infraestrutura que compõem a rede. O monitoramento de desempenho de redes ópticas passivas (PON) na atualidade é uma área crítica, uma vez que as redes PON desempenham um papel cada vez mais importante na entrega de serviços de banda larga, como Internet de alta velocidade, TV e voz.
- Monitoramento de Desempenho
No contexto das redes de telecomunicações (Fig.1), o monitoramento de desempenho de redes PON é fundamental para atender às crescentes expectativas dos clientes, garantir a concorrência eficaz no mercado de serviços de banda larga e manter a integridade e a qualidade das redes ópticas passivas. Alguns pontos importantes a destacar sobre o monitoramento de desempenho de redes PON na atualidade:
- Aumento da demanda por banda larga: com o crescimento da demanda por serviços de banda larga de alta velocidade, as redes PON têm se tornado uma escolha popular para operadoras de telecomunicações. Isso coloca uma pressão significativa sobre a necessidade de monitoramento eficaz visando a qualidade do serviço.
- Complexidade crescente: As redes PON modernas estão se tornando mais complexas, com mais pontos de terminação de fibras, equipamentos e serviços. Isso aumenta a necessidade de monitorar e otimizar o desempenho em toda a rede.
- Qualidade de Serviço (QoS): A QoS é essencial para garantir que os serviços multimídia sejam entregues com qualidade e confiabilidade. O monitoramento de desempenho é fundamental para manter a QoS em níveis aceitáveis.
- Aumento da competição: À medida que mais provedores de serviços entram no mercado de banda larga, a concorrência se intensifica. Isso incentiva o monitoramento de desempenho para garantir que possam oferecer serviços de alta qualidade e superar a concorrência.
- Tendências para automatização: A automação desempenha um papel cada vez mais importante no monitoramento de desempenho de redes PON. A utilização de Inteligência Artificial (IA) e aprendizado de máquina ajuda na detecção precoce de problemas e na otimização de recursos.
- Segurança cibernética: À medida que mais serviços e dados trafegam por redes PON, a segurança cibernética se torna uma preocupação crítica. O monitoramento de desempenho também inclui a detecção de ameaças e a proteção contra os ataques.
- Necessidade de análises avançadas: o monitoramento de desempenho não se limita apenas à coleta de dados, mas também à análise avançada desses dados para identificar tendências, gargalos e oportunidades de melhoria.
- Suporte a conectividade de última milha: as redes PON desempenham um papel importante na conectividade de última milha para usuários finais, tornando o monitoramento de desempenho ainda mais crucial para garantir a satisfação do cliente.
Figura 1 – Rede de telecomunicações
- Rede em Banda Larga
A infraestrutura de banda larga baseada em PON é de extrema criticidade na atualidade, desempenhando um papel fundamental em diversos aspectos sociais, econômicos e tecnológicos (Fig. 2).
Arquiteturas PON ofertam diferentes serviços e são caracterizadas por uma rede de alimentação relativamente longa, cuja ligação com as redes de distribuição e redes de acesso são em estrutura ponto-multiponto predominantemente.
Figura 2 – Rede em banda larga e múltiplos serviços
Assumindo-se que a probabilidade da falha em um cabo óptico é proporcional ao seu comprimento, a rede de alimentação é, obviamente, um ponto bastante vulnerável. Uma solução para o problema seria uma arquitetura em anel com dupla abordagem. Neste caso, os splitters devem ser ajustáveis para que, tanto a fibra que estiver em uso, como a fibra reserva recebam a potência óptica adequada quando estiverem em funcionamento. No momento que ocorre a falha no cabo e a fibra principal é desligada, ocorre a comutação da rede e, então, a fibra reserva assume.
Considerando que esse tipo de comutação de proteção também afeta os comprimentos de enlace entre OLT e as ONU’s, questões de controle de potência e atraso de tempo de tráfego nas portas devem ser tratados por meio de protocolos apropriados.
A Tabela 1, relaciona possíveis problemas e suas consequências para o funcionamento de redes PON:
| Problema | Consequências |
| Interrupção de fibra óptica | Perda de conectividade para os assinantes e tempo de inatividade dos serviços. Temos o impacto na satisfação do cliente. |
| Mau alinhamento de splitters | Perda de potência do sinal óptico com consequente redução na capacidade de atendimento e redução na qualidade do serviço. |
| Atenuação excessiva | Sinal óptico menor e redução do alcance da rede. As taxas de erro aumentam e a velocidade de dados fica reduzida. |
| Reflexões ópticas Excessivas | O sinal óptico refletido que pode causar interferência, degradação do sinal e erros de transmissão. |
| Contaminação na conexão | Degradação da qualidade do sinal, com possível perda de pacotes e intermitência na conectividade. |
| Falha de equipamentos | Tempo de inatividade dos serviços, com impacto na qualidade do serviço. |
| Sobrecarga de largura de banda | Redução do desempenho da rede, lentidão no tráfego de dados e QoS comprometida. |
| Vulnerabilidades de segurança | Risco de acesso não autorizado, com aumento da possibilidade de ataques cibernéticos e integridade dos dados comprometida. |
| Falhas de sincronização | Problemas de temporização na rede, sincronização inadequada de serviços e erros de sincronização. |
Importante lembrar que cada rede PON é única e os problemas potenciais podem variar dependendo da infraestrutura, dos equipamentos e das condições ambientais. O monitoramento contínuo e a manutenção proativa são essenciais para garantir o desempenho confiável da rede PON.
- Sistema Automatizado de Monitoramento
A alternativa do monitoramento contínuo recai sobre sistemas automáticos que visam reduzir os problemas de manutenção e o tempo de parada da rede óptica, possibilitando a detecção e solução de problemas com maior rapidez.
Um sistema automatizado de monitoramento permite a execução de testes de forma rápida e segura estando as fibras em serviço ou não. Deve permitir o gerenciamento e monitoramento da rede óptica, bem como a localização da falha ou degradação das fibras, reduzindo o tempo de indisponibilidade do sistema, seja para reparos corretivos ou para manobras, reformas ou melhorias na rede.
Para garantir o funcionamento eficiente e confiável de uma rede PON, observar o ciclo de aprendizado, planejamento, monitoramento, implementação e avaliação do sistema automatizado de monitoramento é crucial (Fig.3):
- Learning (Aprendizado) – Refere-se à compreensão e acumulação de conhecimento sobre a rede PON, incluindo a topologia da rede, configurações, dispositivos e problemas anteriores.
- Planning (Planejamento) – Envolve a preparação e a criação de estratégias para a operação da rede PON. Isso inclui a definição de metas, alocação de recursos, identificação de requisitos de capacidade e a determinação de como a rede deve ser configurada e dimensionada.
- Monitoring (Monitoramento) – Diz respeito a prática contínua de observar e analisar o desempenho da rede PON em tempo real. Isso inclui a supervisão de tráfego de dados, qualidade de serviço, integridade da conexão e detecção de problemas ou anomalias.
- Implementation (Implementação) – Envolve a execução das ações planejadas para a rede PON. Isso inclui a configuração de dispositivos, a instalação de hardware e software, e a ativação de serviços para garantir que a rede esteja operando conforme o planejado.
- Evaluation (Avaliação) – É a fase de revisão e análise do desempenho da rede PON após a implementação. Isso inclui a verificação de se os objetivos foram alcançados, a identificação de áreas de melhoria e a adaptação de estratégias com base nos resultados obtidos.
Figura 3 – Monitoramento de rede óptica
O ciclo de aprendizado é iterativo e contínuo, permitindo que a rede seja constantemente otimizada para garantir o máximo desempenho, confiabilidade e segurança. O objetivo final sempre é proporcionar uma conectividade de alta qualidade para os usuários finais e minimizar o tempo de inatividade da rede.
Seguindo essa premissa e, dependendo da complexidade desejada para o controle da rede e das restrições de projeto, o sistema de monitoramento pode incluir um simples verificador de nível de potência óptica até sistemas mais sofisticados, capazes de avaliar dinamicamente as deficiências do sinal sobre o desempenho da rede. A utilização de dispositivos multiplexadores e isoladores ópticos possibilitam a supervisão das fibras ópticas com tráfego. Por uma arquitetura cliente-servidor, pontos de supervisão óptica (clientes) supervisionam a rede e um centro de supervisão (servidor), gerencia esses pontos por meio de módulos para supervisão de redes ópticas (Backbone e Acesso) e de redes com sistemas WDM.
Por exemplo, um sistema básico é constituído por OTDR e uma chave óptica, os quais são controlados por uma unidade controladora que estabelece a comunicação com o centro de supervisão e notifica por meio de relatórios de alarmes sobre o status da rede que está sendo monitorada (Fig. 4). Os perfis de atenuação são levantados pelo OTDR e a chave óptica proporciona a varredura de várias fibras pelo OTDR de forma sequencial ou não. Como o sistema pode realizar a multiplexação óptica em diferentes comprimentos de onda, a supervisão do sistema óptico poderá usar uma frequência distinta para monitoração funcionando de forma transparente, ou seja, o tráfego de dados, voz e imagem se dá simultaneamente com os sinais de supervisão, porém sem interferência entre eles.
O sistema de monitoramento deverá usar um maior comprimento de onda para o sinal de supervisão, do que o maior comprimento de onda de sinal transmitido. Para melhor desempenho do sistema de monitoramento, geralmente utiliza-se um comprimento de onda na janela óptica imediatamente acima do comprimento de onda do sinal de transmissão, uma vez que os valores de atenuação são mais próximos. Uma opção para redes PON é o comprimento de onda de 1625nm, comprimento de onda designado para a supervisão de redes ópticas (Fig.5).
Figura 4 – Sistema de monitoramento PON
Os dados do enlace óptico são inseridos num banco de dados quando da conclusão do projeto de construção da rede óptica. As curvas de atenuação levantadas durante a implantação dos cabos ópticos são memorizadas, acrescentando-se ainda os diversos eventos (reflexivos e não reflexivos) registrados pelo OTDR.
O processo de avaliação da qualidade da fibra óptica é realizado através da aceitação da rota óptica, via uma medição de referência. Após esta medição, o usuário cadastra graficamente os pontos de referência ao longo desta rota, para a rápida localização do ponto de falha ou degradação. Esta referência será então utilizada como comparação para as próximas medições, programadas ou interativas. Caso uma próxima medição ultrapasse os limites determinados por uma “banda de guarda” pré-determinada pelo usuário, um alarme é exibido e mostra ao usuário o exato ponto da falha, direcionando-o através dos pontos de referência cadastrados.
Principais características desse sistema de monitoramento:
- Reconhecimento automático de alarme e sua visualização;
- Identificação da gravidade da falha;
- Relatórios personalizados da planta óptica da empresa;
- Acompanhamento da degradação na transmissão do sinal;
- Diagramas de rotas de transmissão e terminação nas estações;
- Histórico de cada cabo com informações das ocorrências verificadas.
Até o próximo artigo!
José Maurício S Pinheiro RATIO CONSULTORIA
