A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Redes Ópticas Passivas (PONs) Prof. Dr. Murilo A Romero.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Redes Ópticas Passivas (PONs) Prof. Dr. Murilo A Romero."— Transcrição da apresentação:

1 Redes Ópticas Passivas (PONs) Prof. Dr. Murilo A Romero

2 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 2 Estrutura da apresentação Sumário: 1.Redes Ópticas Passivas: Princípios básicos e fundamentação técnico-econômica 2.Cenário Mudial 3.Arquiteturas Básicas: GPON e EPON. 4.Visão de Futuro: 4.1 Principais tendências evolutivas 4.2 Aspectos de WDM-PON 5.Conclusões e Agradecimentos Objetivo: fornecer um panorama do estado da arte em redes ópticas passivas, apontando as tendências predominantes para a sua evolução. Sempre que pertinente será contextualizada a produção científica da EESC/USP.

3 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. Evolução das redes de comunicações: Redes Ópticas Passivas para FTTH (Fiber to the Home) Public data networks Public telephone network Broadcasting networks Wireless access networks PSDN CATV net Wireless Net Wireless Net PSTN ADSL FTTC/VDSL ADSL FTTC/VDSL IMT-2000 PCN/PCS FTTH NISDN HFC Broadband Subscriber Network Broadband Subscriber Network BISDN

4 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 4 Evolução da Capacidade de Transmissão em Sistemas Ópticos em Backbone Fonte: Bell Labs Technical Journal, Março 2002

5 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. Contraste: Tecnologias para Redes de Acesso (Subscriber Loop) Kb/s Acesso Rádio – Wi-Fi, WiMax, LMDS ADSL completo ADSL Lite RDSI Modem Dial-Up Rede Óptica Passiva - PON 14.4 kb/s100 Mb/s Mb/s 56Kb/s-10 Mb/s Mb/s 128Kb/s-1.5 Mb/s Kb/s HFC/Cable modem

6 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. Requisitos típicos de largura de banda para várias aplicações Aplicação Sentido Downstream VoIP80 Kbps Videofone 124 Kbps – 2Mbps Jogos on-line256 Kbps TV (MPEG-2)3-5 Mbps TV (MPEG-4)2-4 Mbps HDTV (MPEG-2)18-20 Mbps HDTV (MPEG-4)8-15 Mbps

7 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. Esquemas de Última/Primeira Milha: Distância Coberta e Largura de Banda Disponível 8 Mbps 25 Mbps 50 Mbps 100 Mbps 4 Mbps 0,6 km 0,6 ~ 2km 2,0 ~ 3,4km FTTH ADSL2 + VDSL2 ADSL2 + FTTH ADSL2 +

8 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. Arquitetura de Redes Ópticas Passivas (PON) com Derivação VDSL Anel Óptico Ponto de Comutação FTTB: Fiber-to-the-building FTTC: Fiber-to-the-curb PON: Passive optical network VDSL: Very-high-speed digital subscriber line Fibra Óptica FTTB FTTC VDSL As redes PON possibilitam migração suave para uma topologia FTTH (Fiber to the Home): 8 milhões de usuários no Japão, 2007, NTT e KDDI Divisor Óptico Passivo

9 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 9 Cenário Mundial Estimativa da Empresa de Consultoria OVUM para o Final de 2006: 290 milhões de assinantes de banda larga X-DSL = 68% HFC/Cable Modem = 23% FTTH (PON + Ethernet PtP) = 7% Wireless = 3% FTTH hoje: Ásia/Pacífico (87%); Europa (10%) e América do Norte (3%) Previsão para 2010: 81 milhões de usuários

10 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 10 Motivadores Econômicos vs. Fatores Inibidores A CAPEX (Capital Expendinture) para FTTH se reduziu de US$ 4.000,00 no ano 2000 para US$ 1.000,00 em A substituição de cobre por fibra permite uma redução no OPEX (Operation-and-Maintenance Expense) de US$ 125,00 assinante/ano. Fonte: IEEE/OSA JLT, Dezembro/2006 (obs: grande variabilidade em função da densidade populacional). Inibidor: Políticas Regulatórias de LLU (Local-Loop Unbundling) Inibidor: As redes de acesso ainda não são predominantemente video- cêntricas

11 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 11 Arquitetura Básica: x-PON Home Switch node PON head end node Local exchange Cabinet Curb FTTBus/ FTTH SW OLT ONU NTE ONU NTE SDH PON ADSL VDSL UNI FTTEx FTTCab FTTC/ FTTBus

12 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 12 Padrões: GPON vs. EPON - Timeline ANO VELOCIDADE DE TRANSMISSÃO (Mbits) ATM-PON – 54 Mbits/s ATM-PON 155 Mbits/s BPON 622 Mbits/s EPON 1.25 Gbits/s GPON 2.5 Gbits/s

13 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 13 Padrões: GPON vs. EPON - Comparação O padrão E-PON prevalece na Ásia, enquanto as empresas Verizon, AT&T, Qwest, Bell Canada, France Telecom, DT, Telefonica e Telecom Italia estão optando pelo GPON. ITEMG-PON (FSAN/ITU-T) IEEE E-PON Tráfego Full Service (Ethernet, TDM, POTS) Ethernet Data Frame Empregado GEM Frame (Camada GTC) Ethernet Frame Máximo Alcance Físico 20 km Split ratio (máximo) 6432 Taxa de Transmissão 2.5 Gbits/s (down) e 1.25 Gbits/s (up) 1.25 Gbits/s (bidirecional)

14 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 14 Tendências de Evolução: Diminuição dos COs com redução de CAPEX e OPEX

15 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 15 ESQUEMA WDM-PON COM COMPRIMENTOS DE ONDA FIXOS Cada ONU/ONT recebe um comprimento de onda dedicado e permanente. A topologia lógica é ponto-à-ponto. Roteador AWG ONT Tx, 33 Rx, 1 WDMWDM ONT Tx, 64 Rx, 32 WDMWDM OLT MUX Tx, Tx, Rx, 33 DEMUX Rx, 64 WDMWDM

16 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 16 ESTRATÉGIA DE MIGRAÇÃO: DO GPON PARA WDM-PON A migração do G-PON agregando um dispositivo de 3 portas paracombinar/separar os comprimentos de onda usados em TDM-PON (legada) e WDM-PON. É também possível implementar esquemas híbridos TDM-WDM, com o uso de filtros ópticos. CO OLT TDM-PON (legada) Tx,Rx, 2 MUX Tx,Rx, km RN WC 1 WC 2 Roteador AWG Divisor ONTs

17 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 17 ESQUEMA WDM-PON COM COMPRIMENTOS DE ONDA FIXOS Requer fontes ópticas multi-comprimento de onda e AWGs com estabilidade térmica Já existem sistemas em operação na Coréia do Sul com 100 mil usuarios. FONTE: WDM-PON Experiences in Korea, JON, Maio 2007

18 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. TOPOLOGIA BUS CWDM 980/1595 mux Er:L3 Circulator 2 DCF 3 Circulator /1550 nm mux Er:L1 980 nm Pump Laser L band S/C bands 980/1595 nm mux 2 1 S/C mux Er:L2 S/C mux 980/1550 nm muxes SC/L mux SC/L mux in out 980 nm Pump Laser DP-EDFA Rx1 Rx2Rx3Rxn-1 n M U X Drop1 Drop2 Drop3 Dropn Rx1 Rx2Rx i n-1 n M U X Drop1 Drop2 Drop i n Tx1 Tx2 Tx3 Txn... Tx1 Tx2 Tx3 Txn CWDM channels Fiber Amplificador multibanda S-C-L para sistemas CWDM: Tese de doutorado de J.B. Rosolem (Engenheiro do CPqD), EESC/USP, 2005 S-C-L Triple Band Double-Pass Erbium-Doped Silica Fiber Amplifier with an Embedded DCF Module for CWDM Applications, IEEE/OSA JLT, Outubro 2006.

19 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 19 Distância Máxima de Transmissão

20 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 20 Experimento de Transmissão

21 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 21 Técnicas de Múltiplo Acesso Upstream: TDMA x WDMA TDMA: Designa time-slots específicas para cada ONU operando no sentido upstream. -São necessárias informações precisas do retardo de propagação para cada ONU para garantir a sincronia OLT-ONU. -É fundamental o uso de burst-mode receivers: dificuldades para operação 10 Gbits/s. -A capacidade do canal pode ser dividida de forma DESIGUAL entre as ONUs: Dynamic Bandwidth Allocation (DBA).

22 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 22 Atraso Médio de Quadro vs. Tráfego Total: 16 ONUs e 1 a 4 s cada : 1 Gbps 8 ONUs não-WDM taxa garantida 120 Mbps 8 ONUs WDM, Tráfego ONU não-WDM: 10 a 120 Mbps Tráfego ONU WDM: 20 a 240 Mbps Tráfego Poissoniano: intervalo entre chegadas de quadros e duração dos quadros: distribuição exponencial Dissertação de Mestrado de C. Arbieto, EESC/USP, 2006, Alocação Dinâmica de Largura de Banda em Redes EPON Orientador: A.C. César.

23 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. Receptor Óptico Sintonizável para WDMA R f Vg amplificador TZ circuitos de chaveamento fotodetetores demultiplexador óptico não-reconfigurável fibra óptica FE1 R f Vg amplificador TZ circuitos de chaveamento fotodetetores demultiplexador óptico não-reconfigurável fibra óptica R f Vg amplificador TZ circuitos de chaveamento fotodetetores demultiplexador óptico não-reconfigurável fibra óptica FE1 Receptor Óptico Proposto Implementação FE 1 Tese de Doutoramento de S.K. Manfrin, encerrada, colaboração com a Univ. Roma, Tor Vergata

24 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. Resultados Canal 1, FE2: (Ch 1) saída chaveada, (Ch 2) sinal de entrada de 1 GHz e (Ch 3) sinal de controle de aproximadamente 10 MHz. Base de tempo do osciloscópio de 5 ns/div. Resposta em Frequência Trabalhos apresentados na European Microwave Week de 2001 (versão 4 x 1) e 2002 (versão 16 x 1) An Improved Electronic Selector Circuit for WDM Optical Receivers in Packet-Switched PON Networks, Microwave and Optical Technology Letters, Setembro 2004.

25 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 25 CONCLUSÕES Redes Ópticas Passivas (PONs), são a plataforma ideal para implementação de esquemas FTTH/FTTP. No momento, o padrão EPON (IEEE) é dominante mas o padrão GPON vêm ganhando terreno rapidamente no eixo EUA/Europa. Tendências para os próximos 5 anos: - upgrade de ambos os padrões para 10 Gbits/s, já em estudo. - Aumento da distância coberta e taxa de divisão óptica, com provável necessidade da introdução de amplificadores ópticos: busca-se consolidar os equipamentos terminais empregados, com redução de CAPEX e OPEX. - Coexistência progressiva das redes TDM-PON legadas com esquemas WDM-PON.

26 USP São Carlos Murilo Araujo Romero, Ph.D. 26 CONTATO Prof. Dr. Murilo A. Romero Universidade de São Paulo Escola de Engenharia de São Carlos Av. Dr. Carlos Botelho 1465 São Carlos - SP Endereço Eletrônico: Telefone: (16)


Carregar ppt "Redes Ópticas Passivas (PONs) Prof. Dr. Murilo A Romero."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google