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Título: OFDMA PON: arquitetura para redes ópticas passivas com acesso múltiplo por divisão de frequências ortogonais
Autor(es): Nunes, Reginaldo Barbosa
Orientador: Segatto, Marcelo Eduardo Vieira
Coorientador: Silva, Jair Adriano Lima
Data do documento: 26-Fev-2016
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: A evolução das tecnologias de acesso baseadas em fibras ópticas, provocada pela crescente demanda por largura de banda exigida em virtude da expansão da Internet e de suas aplicações, culminou na criação de padrões de redes ópticas passivas (PONs - Passive Optical Networks), tais como XGPON (10 Gigabit Capable PON) recomendado pela União Internacional para Telecomunicações (ITU-T Recs - International Telecommunication Union - Telecommunication Recommendations) e 10G EPON (10 Gigabit Ethernet PON) padronizado pelo Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrˆonicos (IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers), que fornecem ao usu´ario final taxas de at´e 10 Gb/s por comprimento de onda. Mais recentemente o padrão ITU-T NGPON2 passou a utilizar a tecnologia TWDM que prevê taxas de ate 40 Gb/s, porem, a partir do uso de quatro comprimentos de onda. Neste contexto, o trabalho propõe uma arquitetura de PON, baseada na multiplexação por divisão de frequências ortogonais (OFDM - Orthogonal Frequency Divison Multiplexing), cuja tecnologia é capaz estender a eficiência espectral por comprimento de onda, além de reduzir significativamente o custo por bit das unidades de rede ópticas (ONUs - Optical Network Units). A arquitetura re´une o uso de modulação em intensidade da portadora oriunda de fonte de luz centralizada na linha de terminal ´optica (OLT - Optical Line Terminal) e detecção direta em uma proposta que explora o acesso múltiplo por divisão de frequências ortogonais (OFDMA - Orthogonal Frequency Division Multiple Access) para oferecer um controle eficiente de largura de banda com maior flexibilidade e granularidade na alocacao de banda aos usuários finais de acordo com sua demanda ou qualidade de servic¸o (QoS - Quality of Service) requerida. A proposta baseia-se na topologia em árvore, em que cada OLT óptica é conectada a pelo menos um dispositivo passivo divisor/combinador, prestando múltiplos serviços para até 32 ONUs, e, é capaz de fornecer taxas de transmissão acima de 33 Gb/s por comprimento de onda. Este trabalho apresenta resultados experimentais que comprovam a viabilidade desta infraestrutura física para PON baseada em OFDM/OFDMA, sugere adaptações na arquitetura e apresenta técnicas para melhoria da eficiência espectral do sistema. Como contribuição adicional, ainda descreve as principais recomendações para construção de uma camada de acesso ao meio em concordância com esta proposta de implementação denominada BS OFDMA PON (Bandwidth Scalable OFDMA PON).
The need for high bandwidth networks driven by new digital services and technologies has culminated in the emergence of teh new standards for passive optical networks (PONs) such as 10 Gigabit Capable PON (XGPON) recommended by the ITU-T (International Telecommunications Union - Telecommunications) and 10 Gigabit Ethernet PON (10G EPON) standardized by the IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers), both provide rates up to 10 Gb/s per wavelength to the end user. More recently, the ITUT standard NGPON2 started using TWDM technology that provides rates up to 40 Gb / s, but for that, it needs to use four wavelengths. In this context, this thesis proposes a PON architecture based on Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), capable to offer an efficient bandwidth control with greater flexibility and granularity in bandwidth allocation to the end users according their demand or required Quality of Service (QoS). The proposed architecture exploits the Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) to provide transmission rates above 33 Gb/s per wavelength. The proposal considers a tree topology where each optical line terminal (OLT) is connected to at least one passive device splitter/combiner, provides multiple services for up to 32 optical network units (ONUs). This work presents experimental results that demonstrate the feasibility of this physical infrastructure for passive optical network based on OFDM/OFDMA, suggests adaptations in the architecture and presents techniques for improving the system spectral efficiency. In addition, it also describes the main recommendations to build a medium access layer in accordance with this proposal, named BS OFDMA PON (Bandwidth Scalable OFDMA PON).
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9726
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