Evoluções das Técnicas de Acesso
Múltiplo para as Redes
Ópticas Passivas - PON
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Autores: - José Valdemir dos Reis Junior1...
Roteiro
1.Introdução
1.1 Cenário Atual da Infraestrutura das operadoras
1.2 Componentes das Redes Ópticas de Acesso
2.Rede...
1. Introdução
 Evolução rápida do mercado
de telecomunicações
 Novos serviços oferecidos
para os usuários finais,
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1.1 Cenário atual da
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 No caso de acesso provido
por redes de fibras ópticas,
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2.3 OCDMA-PON
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2.4 Interferência de acesso
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3. Redes Hibridas
 Esta configuração de rede é conhecida na literatura como HPON
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3.1 MIGRAÇÃO OCDMA-WDMA-
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♦ ONU’s equipadas como receptores e
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Substituto aos splitter-combiner
para prover serviços a uma rede
híbrida TDMA - WDMA - CDMA-
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♦ O splitter-combiner ...
4. Conclusão
♦ Verificou-se que os sistemas ópticos baseados nas tecnologias TDMA
e WDMA possuem alocações de canais fixas...
5. Trabalhos futuros
♦ Técnicas de redução da taxa de erro de bit (BER);
♦ Técnicas de correção avançada de erro (FEC);
♦ ...
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Evolucões das técnicas de Acesso Multiplo para as redes Ópticas Passivas PON

  1. 1. Evoluções das Técnicas de Acesso Múltiplo para as Redes Ópticas Passivas - PON 1 Autores: - José Valdemir dos Reis Junior1, 2, - Guilherme Enéas Vaz Silva3, - Heitor Bruno Oliveira Galvão3, - Anderson Leonardo Sanches1, - Thiago Roberto Raddo1. 1Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo (EESC/USP) 13566-590 – São Carlos – SP – Brasil 2 Colégio Técnico de Teresina – Universidade Federal do Piauí (CTT/UFPI), Campus Universitário Ministro Petrônio Portella - Bairro Ininga. 64049-550 – Teresina – PI – Brasil. 3 Universidade Estadual do Piauí – Campus Torquato Neto, Centro de Tecnologia e Urbanismo (CTU/UESPI) – Teresina – PI – Brasil.
  2. 2. Roteiro 1.Introdução 1.1 Cenário Atual da Infraestrutura das operadoras 1.2 Componentes das Redes Ópticas de Acesso 2.Redes Ópticas Passivas 2.1 TDMA-PON 2.2 WDMA-PON 2.3 OCDMA-PON 2.4 Interferência de acesso múltiplo (MAI) 3.Redes Hibridas 3.1 Migração OCDMA-WDMA-TDMA 4.Conclusão 5.Trabalhos Futuros 2
  3. 3. 1. Introdução  Evolução rápida do mercado de telecomunicações  Novos serviços oferecidos para os usuários finais, dentre eles destaca-se o serviço triple-play  Essa evolução natural vem exigindo que as estruturas de rede ofereçam largura de banda adequada  Contempla tecnologias que incluem a XDSL: termo genérico utilizado para representar todas as tecnologias de Linha Digital de Assinante (DSL), e o WIMAX.  Contudo, nenhuma destas estruturas proporciona a largura de banda e qualidade de serviço proporcionados pelas redes de fibras ópticas 3
  4. 4. 1.1 Cenário atual da infraestrutura das operadoras  No caso de acesso provido por redes de fibras ópticas, uma das possibilidades apresentadas é a solução FTTx.  Esta solução apresenta derivações estruturais: FTTB, FTTC, FTTH(onde o atendimento é realizado via fibra óptica instalada diretamente na residência do cliente).  A escolha de uma determinada estrutura está diretamente relacionada aos custos operacionais (OPEX) e ao capital disponível para sua implantação (CAPEX).  A opção com melhor desempenho em termos de maior largura de banda disponibilizada é a utilização da FTTH, 4
  5. 5. 1.2. Componentes das Redes Ópticas de Acesso ► Terminal de Rede Óptica (OLT) - Responsável pelo gerenciamento da rede - Localizado entre a interface dos nós de serviço, pertencente ao núcleo da rede, e a PON ► A unidade de Rede Óptica - ONU - Interliga à OLT e a interface de rede do usuário ► Distribuidor de Rede Óptica – ODN - Fornece os meios ópticos de transmissão ( fibras, Splitter, Multiplexador, Demultiplexador, AWG ) 5 Esquema de Rede Óptica de Acesso
  6. 6. 2. Redes Ópticas Passivas  Trafego: o sentido downstream parte da OLT para as ONUs, no sentido upstream, por sua vez, é direcionado das ONUs para as OLTs  Para evitar problemas como perda de informações e degradação do desempenho e gerenciamento da rede diversas técnicas de acesso múltiplo têm sido investigadas tais como: - acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA), - acesso múltiplo por divisão de comprimento de onda (WDMA), - acesso múltiplo por divisão de códigos (OCDMA). 6
  7. 7. 2.1 TDMA-PON  Pacotes de upstream são intervalados no tempo, exigindo bastante sincronismo dos pacotes no instante das transmissões nas ONU’s  A OLT orienta as ONU’s quando enviar os seus respectivos pacotes.  OLT com receptor em modalidade de rajada, permite sincronizar rapidamente pacotes vindo de diferentes ONU’s e podem também ajudar os diferentes níveis de amplitude dos pacotes devido às possíveis perdas no caminho  Cada assinante pode utilizar a largura de banda total para upstream na duração do seu slot de tempo predefinido. 7 Esquema de TDMA-PON
  8. 8. 2.2 WDMA-PON ♦ Toda ONU usa um canal com diferente comprimento de onda para enviar seus pacotes as OLT ♦ Exige alta capacidade para isolar os comprimentos de onda no demultiplexador a fim de evitar Crosstalk ♦ Utiliza multiplexador/demultiplexador ao invés de separador de potências, apresentado no esquema TDMA-PON ♦ Apresenta para cada assinante um canal ponto a ponto dedicado para a OLT, embora eles compartilhem uma arquitetura física ponto multiponto 8 Esquema de WDMA-PON
  9. 9. 2.3 OCDMA-PON ♦ Cada ONU usa uma seqüência de assinatura (código) diferente de pulso óptico ♦ Na OLT o sinal recebido e correlacionado com uma seqüência de assinatura já conhecida ♦ Utiliza multiplexador/demultiplexador na rede de distribuição ♦ Transmissão assíncrona, segura, capacidade flexível sob demanda 9 Esquema de OCDMA-PON
  10. 10. 2.3 OCDMA-PON ♦ Nos sistemas OCDMA-PON cada bit é dividido em intervalos de tempo denominados chips. ♦ Uma seqüência especifica de chips permite a formação de uma assinatura (código OCDMA), distinta para cada usuário da rede. ♦ Assim os bits “1” a serem transmitidos são codificados no formato da assinatura dos usuários. Para os bits “0”, ou não se transmite nada ou transmite-se o complemento da assinatura. 10
  11. 11. 2.3 OCDMA-PON  Há diversas técnicas disponíveis para efetuar a codificação e decodificação de dados dos usuários nos sistemas OCDMA.  As primeiras a serem utilizadas são conhecidas como técnicas de codificação temporal, que manipulam somente o domínio do tempo para codificar o bit de informação do usuário.  O período de bit Tb é subdividido em L períodos menores, conhecidos como períodos de chip Tc. A quantidade dos chips iluminados durante a transmissão de um bit “1” é definida pela ponderação do código. 11 Codificador OCDMA 1-D
  12. 12. 2.3 OCDMA-PON  A limitação de atender o maior numero de usuarios sem perder a ortogonalidade nas redes 1-D pode ser elegantemente contornada pela adição de uma outra dimensão ao código, por exemplo, pela adição de comprimentos de onda.  Códigos como esses são denominados de códigos bi-dimensionais (2-D).  Códigos 2-D são definidos em termos de uma matriz onde as linhas representam os diversos comprimentos de ondas adotados e as colunas os deslocamentos de tempo. 12 Codificador OCDMA 2-D
  13. 13. 2.4 Interferência de acesso múltiplo (MAI).  Principal fator de limitação de desempenho dos sistemas OCDMA- PON  Ocorre quando usuários coexistem simultaneamente no canal, de modo que sinais codificados de usuários não desejados geram ruídos, ou seja, causam interferência no código do usuário de interesse.  Uma das técnicas utilizadas para compensar a degradação na taxa de erro de bit do sistema ocasionado pela MAI é a utilização de técnicas de correção de erro posterior (FEC)  Nestas técnicas, bits de paridade são acrescidos aos bits de informação dos usuários.  Em uma etapa posterior à decodificação, esses bits de paridade são manipulados a fim de se localizar e corrigir determinadas quantidades de erros.  Este processo é determinado de acordo com o algoritmo e a quantidade de bits de paridade inseridos. 13
  14. 14. 3. Redes Hibridas  Esta configuração de rede é conhecida na literatura como HPON (Hybrid PON)  Nos sistemas OCDMA, pode ser destacado o fato de todos os usuários poderem transmitir dados simultaneamente  Outro atrativo importante deste sistema está no alto nível de segurança quando comparado ao TDMA, WDMA (já que estes necessitam de encriptação no domínio elétrico).  Utilização da combinação das diversas técnicas(OCDMA, WDMA, TDMA) a fim de obter um melhor desempenho para as redes de acesso. 14
  15. 15. 3.1 MIGRAÇÃO OCDMA-WDMA- TDMA ♦ ONU’s equipadas como receptores e transmissores OCDMA alem dos existentes para TDMA e WDMA ♦ Verifica-se na figura ao lado que a ONU-1 e ONU-2 utilizam um mesmo comprimento de onda para TDMA, as ONU-3 e ONU-4 utilizam múltiplos comprimentos de onda para prover o WDMA, as ONU-5 e ONU-6 utilizam o mesmo comprimento de onda porem provendo acesso via CDMA, através da utilização dos códigos 15 Cenário – Com as 3 Técnicas de Acesso
  16. 16. 16 Substituto aos splitter-combiner para prover serviços a uma rede híbrida TDMA - WDMA - CDMA- PON ♦ O splitter-combiner deve ser substituído por vários multiplexadores WDM e seletores de comprimento de onda (WS) ♦ Os seletores de comprimento de onda (WS) são dispositivos multiplexadores WDM passivo que geralmente são utilizados para separar comprimentos de onda dos sinais e de dados 3.1 MIGRAÇÃO OCDMA-WDMA- TDMA
  17. 17. 4. Conclusão ♦ Verificou-se que os sistemas ópticos baseados nas tecnologias TDMA e WDMA possuem alocações de canais fixas, caracterizando-os como sistemas determinísticos. ♦ WDMA apresenta, por sua vez, a vantagem de poder apresentar uma topologia virtual ponto a ponto, possibilidade de roteamento óptico dinâmico baseado nos comprimento de onda, e realocação da capacidade do tráfego. Como desvantagem, esta rede necessita ajuste fino dos comprimentos de onda, possibilidade de crosstalk entre comprimentos de onda distintos, e um maior custo dos dispositivos. ♦ As redes OCDMA apresentam como diferencial o fato de serem totalmente assíncronas, além de oferecerem um elevado grau de segurança em virtude da codificação das informações dos usuários. 17
  18. 18. 5. Trabalhos futuros ♦ Técnicas de redução da taxa de erro de bit (BER); ♦ Técnicas de correção avançada de erro (FEC); ♦ Modelagem estatística da rede; ♦ Modelagem da segurança da informação (eavesdropping). 18
  19. 19. Contato:heitorbrunogalvao@gmail.com 19

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