ONT vs. Roteador: Principais diferenças entre os dispositivos FTTH

Como o Fiber to the Home (FTTH) se tornam cada vez mais populares, muitos usuários se sentem confusos sobre os limites funcionais entre as redes ONT (Terminal de rede óptica) e Roteador na implantação de redes domésticas. Embora esses dois dispositivos sejam os principais componentes das redes FTTH, eles apresentam diferenças significativas em termos de princípios técnicos, posicionamento funcional e cenários de aplicação. Este artigo analisará profundamente as principais diferenças entre os dois em várias dimensões, como arquitetura técnica, parâmetros de desempenho e aplicações práticas, e combinará cenários de uso típicos de redes domésticas para ajudar os usuários a entender claramente como otimizar a configuração do dispositivo para aprimorar a experiência da rede.

Sumário

• I. Arquitetura da rede FTTH: O posicionamento da ONT e do roteador
• II. Diferenças nos princípios técnicos: Da conversão de sinais ao gerenciamento de redes
  • (1) Processamento de sinais FTTH e protocolos de transmissão
  • (2) Arquitetura de hardware e módulos funcionais
• III. Comparação funcional: Divisão de trabalho da rede da camada de acesso para o lado do usuário
  • (1) Tabela de diferenças de funções básicas
  • (2) Análise de função baseada em cenários
• IV. Parâmetros de desempenho e impacto na experiência do usuário
  • (1) Desempenho de velocidade e latência
  • (2) Cobertura e capacidade de penetração na parede
• V. Problemas comuns e solução de problemas
  • (1) Problemas causados pela confusão das funções do dispositivo
  • (2) Processo de solução de problemas
• VII. Evolução futura da tecnologia FTTH: A tendência de integração da ONT e do roteador

I. Arquitetura da rede FTTH: O posicionamento da ONT e do roteador

A rede FTTH adota uma arquitetura de três níveis: "Optical Line Terminal (OLT) - Optical Distribution Network (ODN) - Optical Network Terminal (ONT)", em que a ONT, como hub de conversão entre sinais ópticos e sinais elétricos, assume a função principal da camada de acesso. As principais operadoras, como a Verizon Fios e a AT&T Fiber, geralmente implantam dispositivos ONT nas residências dos usuários para converter sinais ópticos transmitidos por fibras ópticas em sinais Ethernet ou Wi-Fi. O roteador, que pertence ao dispositivo de rede do lado do usuário, tem as funções principais de realizar o roteamento e o encaminhamento de pacotes de dados, a tradução de endereços de rede (NAT) e o gerenciamento de conexões com vários dispositivos.

Tomemos como exemplo uma família típica. Quando os técnicos da Verizon concluem a instalação da linha FTTH, eles instalam um dispositivo ONT no corredor ou no escritório, que é conectado ao cabo óptico externo por meio de uma interface de fibra óptica SC/APC e fornece de 1 a 4 portas Ethernet RJ45 e interfaces de voz. Nesse momento, se os usuários precisarem obter cobertura Wi-Fi doméstica completa, eles geralmente precisam conectar um roteador sem fio adicional, acessar o sinal de rede emitido pela ONT para o roteador por meio da porta WAN e, em seguida, o roteador o distribui para terminais como telefones celulares e smart TVs por meio de portas Wi-Fi ou LAN. Esse modo combinado de "ONT + Roteador" constitui a configuração padrão das redes FTTH domésticas.

II. Diferenças nos princípios técnicos: Da conversão de sinais ao gerenciamento de redes

(1) Processamento de sinais FTTH e protocolos de transmissão

A tecnologia principal da ONT está na conversão de sinal óptico em elétrico, que integra módulos transceptores ópticos (como transceptores de comprimento de onda duplo de 1310nm/1490nm) e chips de camada física, seguindo padrões de acesso óptico como GPON (G.984) ou EPON (IEEE 802.3ah). Tomando a ONT GPON como exemplo, sua taxa de downstream pode chegar a 2,5 Gbps, e a taxa de upstream é de 1,25 Gbps, o que pode atender aos requisitos de acesso de banda larga gigabit definidos pela Federal Communications Commission (FCC). O roteador, baseado na pilha de protocolos IP, recebe os pacotes de dados IP emitidos pela ONT por meio da porta WAN (geralmente uma interface Ethernet de 10/100/1000 Mbps) e, em seguida, realiza o encaminhamento dos pacotes de dados por meio do algoritmo da tabela de roteamento.

(2) Arquitetura de hardware e módulos funcionais

O projeto de hardware da ONT se concentra mais no processamento de sinais ópticos, e seus principais componentes incluem:

• Módulo óptico: responsável pela recepção e transmissão de sinais ópticos
• Chip de controle de acesso à mídia (MAC): processa os protocolos GPON/EPON
• Módulo de gerenciamento de energia: suporta fonte de alimentação DC 12V ou POE (alguns modelos)

A arquitetura de hardware do roteador é mais complexa e geralmente inclui:

• CPU: como a Qualcomm IPQ8074 ou a Broadcom BCM4908, responsável pelo processamento de pacotes de dados
• Memória e flash: executam o firmware e armazenam as configurações
• Módulo de radiofrequência sem fio: suporta padrões como o Wi-Fi 6 (802.11ax)
• Chip de comutação de rede: gerencia o encaminhamento de dados da porta LAN

O roteador Netgear Nighthawk RAX80, por exemplo, tem uma CPU quad-core de 1,8 GHz capaz de lidar com as solicitações de rede de mais de 200 dispositivos simultaneamente, enquanto a capacidade de computação da CPU da ONT geralmente é usada apenas para o processamento básico de protocolos, e há uma diferença essencial no posicionamento do desempenho do hardware entre os dois.

III. Comparação funcional: Divisão de trabalho da rede da camada de acesso para o lado do usuário

(1) Tabela de diferenças de funções básicas

(2) Análise de função baseada em cenários

No cenário de streaming de mídia 4K das famílias, a ONT é responsável por converter o fluxo de vídeo 4K (taxa de bits de cerca de 50 Mbps) transmitido pela fibra óptica em um sinal Ethernet, enquanto o roteador assume a tarefa de transmissão simultânea de vários dispositivos. Por exemplo, quando os usuários assistem ao conteúdo 4K da Netflix na Apple TV da sala, realizam uma reunião pelo Zoom no iPad do quarto e atualizam o firmware do refrigerador inteligente da cozinha ao mesmo tempo, a função QoS (Quality of Service, qualidade de serviço) do roteador priorizará o tráfego de vídeo e voz para evitar 卡顿. A ONT atua apenas como um nó de conversão de sinal nesse processo e não participa do agendamento de tráfego.

Outro cenário típico é a rede do escritório em casa. Muitos funcionários remotos precisam se conectar ao servidor da empresa por meio de VPN. Nesse momento, a função de servidor VPN do roteador (como OpenVPN ou WireGuard) pode realizar o acesso remoto seguro, enquanto a ONT não tem recursos de processamento de protocolo de alto nível. De acordo com os dados de pesquisa da Cisco, os roteadores equipados com chips de aceleração de VPN de hardware podem aumentar as taxas de transmissão de VPN em 300%, uma função que a ONT não consegue realizar de forma alguma.

IV. Parâmetros de desempenho e impacto na experiência do usuário

(1) Desempenho de velocidade e latência

O gargalo de velocidade da ONT geralmente ocorre no módulo óptico e na camada MAC. Tomando a ONT GPON comum como exemplo, sua taxa máxima teórica de downstream é de 2,5 Gbps, mas afetada pela taxa de divisão ODN (como 1:32), a taxa real do lado do usuário é de cerca de 500 Mbps a 1 Gbps.

Em termos de latência, a latência de processamento da ONT geralmente é inferior a 1 ms, pertencente à latência da camada física, enquanto a latência do roteador é afetada pela capacidade de processamento da CPU e pela otimização do firmware. Por exemplo, ao usar um roteador de baixo custo (como a máquina multifuncional Wi-Fi fornecida pela operadora) para jogos on-line, pode ser gerada uma latência adicional de 20 a 30 ms, enquanto um roteador de jogos profissional pode controlar a latência em até 5 ms por meio da aceleração de hardware.

(2) Cobertura e capacidade de penetração na parede

Embora algumas ONTs tenham funções Wi-Fi integradas, o design da antena e a potência de transmissão (geralmente ≤100mW) só podem cobrir um único cômodo. Os roteadores profissionais podem atingir uma cobertura total de 200 a 300 metros quadrados de residências por meio de um design com várias antenas (como 4×4 MIMO) e antenas de alto ganho (acima de 5dBi). Em testes reais, o roteador Netgear Orbi RBK852 Mesh pode alcançar roaming contínuo da garagem até o quintal em uma casa de dois andares, enquanto o sinal Wi-Fi integrado à ONT é atenuado em 50% após passar por uma parede de suporte de carga.

V. Problemas comuns e solução de problemas

(1) Problemas causados pela confusão das funções do dispositivo

Muitos usuários usam erroneamente a ONT como roteador, o que leva aos seguintes problemas:

• Caso 1: O Sr. Zhang, um usuário de Nova York, reclamou que a velocidade da rede FTTH não atendia ao padrão. Após os testes, descobriu-se que ele usava diretamente o Wi-Fi integrado da ONT, e o chip Wi-Fi da ONT suportava apenas 802.11n, com uma velocidade máxima de 150 Mbps, o que não permitia o desempenho do pacote de 500 Mbps. Depois de substituí-la por uma ONT WIFI6, a velocidade medida aumentou para 480 Mbps.
• Caso 2: A Sra. Li, uma usuária familiar de Los Angeles, não pôde configurar o encaminhamento de portas para criar um NAS doméstico porque a ONT que ela usava não suportava a função NAT e a configuração relevante precisava ser concluída no roteador.

(2) Processo de solução de problemas

Quando ocorrem problemas na rede, as etapas a seguir podem ser usadas para localizar falhas no dispositivo:

1. Conecte diretamente a porta LAN da ONT ao computador com um cabo de rede para testar a velocidade da rede (exclua problemas do roteador)
2. Faça login na interface de gerenciamento da ONT (geralmente 192.168.1.1 ou o IP especificado pelo operador) e verifique a potência óptica (faixa normal de -8dBm a -28dBm)
3. Se a ONT estiver em condições normais, verifique a configuração do roteador: se a porta WAN obtém um IP, se o DHCP está ativado e se a configuração de QoS é razoável

VII. Evolução futura da tecnologia FTTH: A tendência de integração da ONT e do roteador

Com o desenvolvimento das tecnologias Wi-Fi 7 (802.11be) e 10G-PON, a integração de dispositivos se tornou uma nova tendência. Fabricantes como a Huawei e a ZTE lançaram dispositivos integrados que integram as funções 10G-PON ONT e Wi-Fi 7 (como o Huawei OptiXstar V864), cuja CPU quad-core de 1,5 GHz integrada pode lidar simultaneamente com a conversão de sinal óptico e a transmissão sem fio de alta velocidade. Espera-se que esse dispositivo integrado seja responsável por mais de 30% do mercado de FTTH dos EUA em 2025, especialmente adequado para a implantação de redes domésticas inteligentes tudo-em-um em novas residências.

No entanto, para as redes FTTH existentes, a "ONT profissional + roteador de alto desempenho" ainda é a solução ideal. Ao atualizar os dispositivos, os usuários podem dar prioridade aos roteadores com suporte a portas de rede duplas de 2,5 Gbps (como o Netgear Nighthawk RAX200) para reservar espaço para futuras atualizações de 10G-PON.

Ao compreender profundamente as diferenças técnicas e os cenários de aplicação da ONT e do roteador, os usuários de FTTH podem configurar as redes domésticas de forma mais científica e liberar totalmente o potencial de desempenho da banda larga de fibra óptica. Quer se trate de streaming de mídia em 4K, escritório remoto ou interconexão de casa inteligente, a seleção e a correspondência corretas dos dispositivos são fundamentais para melhorar a experiência da rede. Ao comprar dispositivos, é recomendável combinar o tamanho da casa, o número de dispositivos on-line e os cenários de aplicativos específicos para selecionar a solução com o melhor desempenho de custo e evitar o desperdício de desempenho causado por confusão funcional.

Por fim, há uma solução que torna a ONU pequena e tem um desempenho poderoso, e a conecta a um roteador ou switch. Isso é chamado de XPON STICK/XGSPON STICK，Recompõe um espaço mínimo e reduz os cabos de fibra óptica.