Entrelaçamento de Comprimentos de Onda em Redes DWDM-PON

Nome: Diogo Vieira Nogueira Coelho
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 17/04/2020
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Marcelo Eduardo Vieira Segatto Co-orientador
Maria Jose Pontes Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Jair Adriano Lima Silva Examinador Interno
Jessé Gomes dos Santos Examinador Interno
Marcelo Eduardo Vieira Segatto Coorientador
Maria Jose Pontes Orientador
Maria Thereza Miranda Rocco Giraldi Examinador Externo
Mônica de Lacerda Rocha Examinador Externo
Reginaldo Barbosa Nunes Examinador Externo

Resumo: As novas tecnologias e serviços de comunicação emergentes, têm requisitos cada vez mais exigentes, como velocidade de transmissão elevada e extensa largura de banda. Neste contexto, as redes ópticas passivas, ou PON (do inglês Passive Optical Network), vêm sendo uma solução utilizada especialmente para suprir essas demandas. Redes ópticas PON podem ainda explorar o uso de múltiplos comprimentos de onda, através da técnica de multiplexação por divisão de comprimento de onda (do inglês WDM - Wavelength Division Multiplexing), com vantagens em termos de aumento das taxas de transmissão de dados, facilidade de reconfiguração, flexibilidade no encaminhamento dos sinais e proteção da rede. Sistemas WDM consideram o padrão ITU-T de alocação e espaçamento (50 GHz e 100 GHz) para comprimentos de onda, reservando uma região do espectro para transmissão downstream e outra para upstream. Esta estratégia de alocação de comprimentos de onda resulta em uma utilização ineficiente do espectro disponível. Além disso, as operadoras exigem que os novos padrões de redes PON devem coexistir com os anteriores, pois isso facilitaria a migração progressiva dos assinantes aos novos serviços de acordo com a demanda. Como seria de se esperar, a cada geração de PON, a disponibilidade de espectro não alocado tende a diminuir. Apresenta-se neste trabalho uma proposta de utilização de comprimentos de onda entrelaçados em redes ópticas de acesso com detecção direta e sem a utilização de técnicas de processamento digital de sinais, denominado de FI-DWDM-PON, como uma maneira de melhorar a eficiência espectral, e com isso garantir a coexistência com padrões de redes PON anteriormente desenvolvidas e instaladas. O conceito proposto baseia-se na topologia em árvore, em que cada OLT é conectada a pelo menos um dispositivo passivo divisor/combinador, oferecendo serviços para um total de 256 ONUs. Além disso, um gerador de múltiplos comprimentos de onda utilizando uma técnica de recirculação em anel, é responsável pela criação das portadoras ópticas de downstream e upstream. Para a multiplexação e demultiplexação dos comprimentos de onda utilizados, em ambos os sentidos de transmissão, é aplicada uma combinação de interferômetros de Mach-Zehnder em cascata garantindo assim uma diminuição do crosstalk entre comprimentos de onda adjacentes. Resultados de simulações em Matlab, para 20 km e 40 km de fibra monomodo e diferentes formatos de modulação ópticos comprovam a viabilidade desta técnica para redes DWDMPON com taxas de transmissão de 50 Gbits/s a 100 Gbits/s e com maior eficiência espectral em relação aos sistemas PON tradicionais. Como metodologia, os vários dispositivos ópticos da rede foram modelados e inseridos no ambiente de simulação.

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