Apresentação WDM PON

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Apresentação Sistemas Comunicações Ópticas
Engenharia Telecomunicações - GEET7AN
WDM-PON
PON (Passive Optical Network )e WDM (Wavelength Division Multiplex) 
WDM
 A tecnologia WDM (do Inglês: Wavelength Division Multiplexing, ou Multiplexação por Divisão de Comprimentos de Onda), é simplesmente a Combinação de Múltiplos Sinais Ópticos, com diferentes Comprimentos de Onda (Cores), devidamente espaçados entre si e que são injetados e se propagam em uma mesma Fibra Óptica.
 Desta forma, com a técnica WDM podemos transmitir vários Comprimentos de Onda de forma simultânea nas regiões denominadas Bandas ou Janelas onde a Fibra Óptica apresenta menor Atenuação, conforme mostra a Figura
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WDM
 Para possibilitar a inserção destes vários Lasers, utiliza-se um dispositivo óptico passivo, chamado de Multiplexador Óptico.
Segue abaixo as atenuações em 1310nm e 1550nm, menores coeficientes de atenuação auxiliam a com menores potências, atingir distâncias mais longas.
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Uma rede óptica passiva é uma arquitetura ponto-multiponto que permite que uma fibra óptica seja compartilhada por múltiplos pontos finais. Os elementos básicos de uma rede PON são Optical Line Terminal (OLT): provedor de serviço central que emite sinal aos usuários, localizado próximo as bordas de redes de transporte. Optical Network Terminal (ONU): utilizado para receber os sinais ópticos nos usuários e converte-los para sinais elétricos. Spliter: para atingir os usuários, utiliza-se divisores de fibra óptica, que são elementos passivos, pequenos e de baixo custo. 
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Características
Uma rede óptica passiva é uma arquitetura ponto-multiponto que permite que uma fibra óptica seja compartilhada por múltiplos pontos finais. Os elementos básicos de uma rede PON são: 
 Optical Line Terminal (OLT): provedor de serviço central que emite sinal aos usuários, localizado próximo as bordas de redes de transporte. 
Optical Network Terminal (ONU): utilizado para receber os sinais ópticos nos usuários e converte-los para sinais elétricos.
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Tipos de Topologia
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Os pulsos de luz que carregam as informações na fibra óptica são modulados, isso faz com que múltiplos serviços possam coexistir na mesma conexão sem disputar por banda. Como exemplo pode-se transferir vídeo em alta definição em um certo comprimento de onda e transferir dados em outro comprimento de onda para a mesma ONU (Optical Network Unit), equipamento instalado na residência ou escritório do cliente. Para se garantir atendimento a vários clientes é utilizada multiplexação no tempo, TDM (Time Division Multiplexing).
Desse modo a fibra óptica já é, a nível de camada física, intrinsecamente multi-serviço. 
Existem alguns tipos diferentes de modelos de redes que utilizam a arquitetura básica de PON. Nas páginas a seguir elas serão explicadas brevemente ressaltando as principais características de cada uma.
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G-PON: Gigabit PON
* Sentido downstream de dados: comprimento de onda 1490 nm, link budget de 28 dB e taxa de transferência de 2.488 Gb/s.
* Sentido downstream de vídeo: comprimento de onda 1550 nm.
* Sentido upstream: comprimento de onda 1310 nm, link budget de 28 dB e taxa de transferência de 1.244 Gb/s.
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E-PON: Ethernet PON
O modelo E-PON é padronizado pela IEEE e é especificado na norma IEEE 802.3AH. Foi criado antes de surgir a G-PON. o modelo E-PON possui as seguintes características:
* Sentido downstream de dados: comprimento de onda 1490 nm, link budget de 29 ou 26 dB e taxa de transferência de 1 Gb/s.
* Sentido upstream: comprimento de onda 1310 nm, link budget de 29 ou 26 dB e taxa de transferência de 1 Gb/s.
O comprimento de onda de 1550 nm é reservado e é utilizado para transmissão de vídeo, analogamente à G-PON.
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Topologia E PON
E PON sentido Downstream
E PON sentido Upstream.
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10G E-PON: 10 Gigabit Ethernet PON
Esse modelo de PON pode ser implementado em modo simétrico, 10 Gb/s downstream e upstream, ou assimétrico, 10 Gb/s downstream e 1 Gb/s upstream. Esta tecnologia foi desenvolvida para garantir compatibilidade com a EPON já existente em diversos países e possibilitar altas taxas de transferência, podendo alcançar 10 Gb/s. 
* Sentido downstream de dados: comprimento de onda 1590 nm para distâncias curtas e de 1577 nm para longas distâncias. Taxa de transferência de 10 Gb/s e link budget de 29 dB.
Sentido upstream de dados: comprimento de onda 1310 nm, o mesmo da E-PON, link budget de 29 dB e taxa de transferência de 1 ou 10 Gb/s.
Correção de erros
A FEC (Forward Error Correction) para a 10G EPON será realizada sob o código RS(255,223), semelhante ao utilizado na 1G E-PON. Além disso, quatro palavras de 66 bits carregam a informação de paridade a cada 27 palavras de dados, também são inseridos bits de controle para auxiliar a sincronização da FEC.
 
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Exemplo de 10G EPON coexistindo com E-PON.
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WDM-PON: Wavelenth Dimension Multiplexing PON
Os modelos de PON apresentados anteriormente utilizam, de certa maneira, uma multiplexação na frequência, na medida em que utilizam comprimentos de onda distintos para cada sentido de tráfego de dados. Contudo, na WDM-PON cada cliente tem um comprimento de onda reservado para se comunicar com o OLT (equipamento que fica no servidor).
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WDM-PON: Wavelenth Dimension Multiplexing PON
Diferentemente da E-PON e da G-PON, o conceito utilizado pela WDM-PON é dividir por assinante o domínio da frequência, e não o do tempo.
Contudo, na WDM-PON cada cliente tem um comprimento de onda (cores de luz) reservado para se comunicar com o OLT. Um dos métodos de divisão dos canais para os usuários é a utilização do AWG(Array Waveguide Grating), ele funciona como um roteador passivo de comprimentos de onda, determinando que o sinal óptico de entrada seja encaminhado para uma determinada porta de saída dependendo do comprimento de onda, funcionando da seguinte forma, o OLT envia todos os comprimentos de onda com as informações desejadas em uma única fibra e o AWG, uma vez definido seu roteamento, se responsabiliza por enviar cada comprimento de onda para a ONU que deverá receber a informação.
 
As ONU's (equipamento que fica no local do cliente) podem fazer o envio do sinal de uma das duas maneiras abaixo.
Lasers sintonizáveis nas ONU's, custo da ONU mais elevado.
Fatiamento do espectro, onde é utilizado um laser com um espectro bem espalhado e filtros fazem a seleção de qual comprimento de onda é enviado.
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WDM-PON: Wavelenth Dimension Multiplexing PON
A topologia da rede pode ser realizada de vários métodos, os dois mais básicos são descritos abaixo e ilustrados na Figura.
Broadcast, o OLT emite todos os comprimentos de onda em uma fibra e, através de divisores passivos, todas as ONU's recebem o sinal, mas fazem uma filtragem para ler apenas a freqüência destinada a ela. Ver Figura 10a.
Arrayed Waveguide Grating (AWG), equipamento passivo que funciona como um roteador de comprimentos de onda, ele recebe um sinal com vários comprimentos de onda e os separa em diferentes saídas. Nesse esquema o AWG faz o encaminhamento dos comprimentos de onda para a ONU correspondente. A Figura 9 e a Figura 10b utilizam um AWG.
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NG-PON: Next Generation PON
As arquiteturas G-PON, E-PON e 10G E-PON apresentadas utilizam basicamente TDM (Time Division Multiplexing), e a WDM-PON realiza distribuição de um comprimento de onda por assinante. A abordagem da NG-PON é utilizar uma topologia híbrida de TDM e WDM.
Ainda está sob definição uma norma para a NG-PON, ela encontra-se em discussão em congressos internacionais e em instituições como ITU-T e IEEE. Pesquisadores do mundo todo estão propondo novas características e fazendo testes com diferentes associações entre freqüências, link budget, quantidade de ONU's, distância máxima, dispositivos nos remote nodes e no OLT, entre outros.
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Conclusão WDM - PON 
Neste trabalho
foram abordados primeiramente aspectos físicos e funcionais de redes ópticas passivas bem como a demanda do mercado por maiores taxas de transferência.
Em seguida vários modelos de PON foram explicitados e abordadas suas principais características comparativas.
 Pode-se concluir que ainda há muito campo a ser explorado nesse ramo de redes e que o potencial total de PON ainda está longe de ser posto em comércio popular. Portanto novas oportunidades de negócio podem ser descobertas.
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