Este documento discute as evoluções das técnicas de acesso múltiplo para redes ópticas passivas (PON), comparando TDMA-PON, WDMA-PON e OCDMA-PON. Resume que cada técnica tem vantagens e desvantagens, e que redes híbridas que combinam diferentes técnicas podem fornecer melhor desempenho. Conclui que OCDMA oferece acesso assíncrono e segurança, mas requer técnicas avançadas para reduzir erros.

1. Evoluções das Técnicas de Acesso
Múltiplo para as Redes
Ópticas Passivas - PON
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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. 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
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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
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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,
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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 )
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Esquema de Rede Óptica
de Acesso

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).
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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.
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Esquema de TDMA-PON

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
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Esquema de WDMA-PON

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
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Esquema de OCDMA-PON

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.
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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.
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Codificador OCDMA 1-D

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.
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Codificador OCDMA 2-D

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.
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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.
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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
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Cenário – Com as 3 Técnicas de Acesso

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. 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.
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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).
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19. Contato:heitorbrunogalvao@gmail.com
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