próximas redes PON
João Batista Rosolem*, Rivael Strobel Penze, Edson Wilson Bezerra, Fernando Rocha Pereira, Bruno César de Camargo Angeli, Eduardo Mobilon, Júlio César Said, Antônio Donizete Coral
Idealizadas para atender a uma ampla gama de novos serviços com base no protocolo IP, as redes GPON poderão apresentar, em breve, gargalos de transmissão para serviços de nova geração que exigem largura de banda dedicada por usuário. Este trabalho apresenta uma descrição das futuras topologias e tecnologias para redes ópticas de acesso do tipo PON – baseadas em multiplexação por comprimento de onda – que possibilitarão o oferecimento de largura de banda ilimitada aos usuários. Serão analisados as topologias e os dispositivos ópticos e eletro-ópticos necessários para viabilizar redes do tipo PON estendidas, PON híbridas e WDM-PON. Serão, também, relatados os resultados iniciais de pesquisas que estão em andamento no Projeto GIGA Fase 2 e se relacionam a essa área de estudo.
Palavras-chave: PON. GPON. PON estendidas. CWDM. DWDM. Introdução
O rápido crescimento do número de usuários e de serviços providos pela Internet levou as operadoras de telecomunicações a instalar sistemas ópticos que utilizam a técnica de multiplexação por comprimento de onda (Wavelength Division Multiplexing – WDM). Entre as vantagens da utilização dos sistemas WDM do tipo denso (Dense Wavelength Division Multiplexing – DWDM), podemos citar: elevação da capacidade de transmissão dos sistemas ópticos, economia de fibras e equipamentos de transmissão e aumento da flexibilidade e da “escalabilidade” na operação (FERNANDES, 2003).
Sistemas DWDM de longa distância foram os primeiros a serem instalados na planta de telecomunicações e permitiram uma drástica redução dos custos de instalação, pela economia de novas fibras e equipamentos. Sistemas DWDM submarinos intercontinentais foram, posteriormente, instalados pelas mesmas razões já citadas. Recentemente, sistemas WDM alcançaram a área metropolitana da planta de telecomunicações, que apresenta paradigmas diferentes daqueles dos sistemas de longa distância. Na área metropolitana, os sistemas WDM de grande espaçamento espectral (Coarse Wavelength Division Multiplexing – CWDM) têm sido mais empregados, por oferecerem menor custo (RBN LITERATURE, 2002).
Finalmente, a última fronteira está no acesso. Nesta, novas tecnologias para sistemas WDM, que utilizam um número reduzido de comprimentos de onda, foram desenvolvidas para o atendimento de serviços Triple Play (Internet de alta velocidade, televisão e telefonia) em uma única estrutura de conexão banda larga do tipo PON (Passive Optical Network) (GEORGE, 2005).
Atualmente, dois tipos de redes PON dominam o
mercado para redes de acesso: as redes do tipo Gigabit-capable PON (GPON) e as redes Ethernet PON (EPON). Essas redes encontram-se já padronizadas pelos organismos ITU-T e IEEE e razoavelmente disseminadas no mercado.
As redes GPON e EPON utilizam multiplexação no domínio do tempo (Time Division Multiplexing – TDM), ou seja, o sinal de transmissão – tanto da central para o usuário (downstream) como do usuário para a central (upstream) – é compartilhado com diversos usuários (normalmente entre 32 e 64), o que gera uma limitação de banda. Outra limitação se dá no alcance da rede, devido à divisão do sinal óptico pelos splitters e pela distância lógica da rede, relacionada às janelas temporais de transmissão dos sinais dos usuários e da posição dos usuários em relação à central.
Em decorrência do aparecimento de uma ampla gama de novos serviços baseados no protocolo IP (Internet Protocol) (CRIMI, 2003) – como TV de alta definição, cinema digital, educação sob demanda, esquemas de vigilância on-line, jogos on-line interativos, entre outros –, as redes GPON podem apresentar gargalos de transmissão para esses serviços de nova geração, que exigem largura de banda dedicada por usuário.
Este trabalho apresenta uma descrição de futuras tecnologias e de topologias para redes ópticas de acesso do tipo PON, baseadas em WDM – soluções para o provimento de largura de banda ilimitada aos usuários. São analisadas, neste trabalho, as topologias e os dispositivos ópticos e eletro-ópticos necessários para viabilizar redes do tipo PON estendidas, PON híbridas e WDM-PON. São, também, relatadas as pesquisas em rede óptica de acesso do tipo PON, baseadas em WDM, que estão em desenvolvimento no Projeto GIGA – Fase 2.
1 Redes PON atuais
Um diagrama simplificado de uma rede do tipo GPON é mostrado na Figura 1. Essa rede é composta pelo terminal da estação central OLT (Optical Line Terminal), por uma fibra alimentadora e por vários terminais ópticos de usuários ONTs (Optical Network Terminal) que são conectados através de uma rede óptica de distribuição ODN (Optical Distribution Network) (ITU-T, 2008a). A ODN é constituída de fibras ópticas e acopladores de distribuição, ou
splitters. Uma ODN é totalmente passiva, o que a
torna muito atrativa para as empresas de telecomunicações, uma vez que não é necessário o uso de equipamentos e sistemas de alimentação elétricos na rede.
A operação em uma única fibra óptica é possível através do uso de dois sinais distintos em comprimento de onda. A transmissão do sinal
upstream, ou seja, do usuário para a central, é
feita na região espectral de 1.300 nm (de 1.260 a 1.360 nm) e a transmissão do sinal downstream, ou seja, da central para os usuários, é feita na região espectral de 1.490 nm (de 1.480 a 1.500 nm). A transmissão de sinal de vídeo da central para os usuários pode, também, ocorrer na região espectral de 1.550 nm (1.550 a 1.560 nm). A largura de banda é dividida entre os usuários da rede pelo compartilhamento temporal do quadro de transmissão, através da técnica de acesso por multiplexação temporal (Time Division Multiplexed Access – TDMA).
O protocolo de controle de acesso ao meio (MAC) das redes GPON suporta uma distância máxima lógica de 60 km entre a OLT e a ONT e uma máxima divisão de sinal de 128 vezes. Na prática, devido às perdas das fibras e dos
splitters, muitos sistemas comerciais atendem à
especificação classe B, prevista na prática G.694.2 (ITU-T, 2003). Esta permite uma faixa dinâmica de 28 dB, uma divisão do sinal óptico de até 32 vezes e uma distância máxima de 20 km entre a OLT e a ONT. No cálculo da distância a ser atingida, as perdas totais, decorrentes dos
splitters e da fibra, devem atender à faixa
dinâmica permitida, sempre considerando as perdas reais das fibras e dos splitters instalados em campo.
2 Redes PON estendidas
Um primeiro passo na evolução das redes GPON consiste no aumento da distância e do número de divisões da rede. Para aumentar a distância e o número de divisões de uma rede GPON até o limite da distância lógica suportada pelo protocolo MAC, pesquisa-se, atualmente, o conceito de redes GPON estendidas (ITU-T, 2008b).
As empresas de telecomunicações valorizam o fato de as redes GPON serem passivas, o que traz grande economia no seu processo de manutenção. O conceito de redes estendidas tem a intenção de não se distanciar desse objetivo. A seguir, abordamos os benefícios, as exigências e tecnologias já testadas que viabilizam o uso de extensores (Figura 2) em redes GPON.
2.1 Benefícios e requisitos para redes PON estendidas
As novas instalações de redes de distribuição por fibra óptica podem se localizar muito longe das centrais e, potencialmente, além da distância máxima permitida pelas redes GPON. Nessa
Figura 1 Diagrama simplificado de uma rede do tipo GPON ou GEPON
Fibra ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter Repetidor OLT Vídeo 1.550 nm Dados 1.490 nm Dados 1.310 nm Fibra ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter Repetidor Repetidor OLT Vídeo 1.550 nm Dados 1.490 nm Dados 1.310 nm
situação, uma opção é construir uma nova central nas imediações dos usuários ou, alternativamente, instalar o equipamento OLT da central em um armário de rua, também próximo ao usuário. Claramente, existe um custo operacional associado à construção de uma nova central e, além disso, não é atrativo instalar uma OLT em um armário de rua. Uma alternativa, portanto, seria o uso de um extensor GPON (SUZUKI et al., 2007).
Assim, um extensor GPON pode contribuir para a consolidação dos nós da rede, por meio da localização das OLTs em um número reduzido de centrais de maior porte. Essa simplificação da rede é importante para reduzir o custo fim a fim em um ambiente em que, devido ao aumento da taxa de transmissão, o retorno incremental não seja grande (SUZUKI et al., 2007). Um extensor GPON poderá, então, ser instalado nas estações restantes de menor porte. A longo prazo, existe, também, a possibilidade de eliminar as estações de menor porte quando todos os equipamentos legados forem retirados. Nesse caso, o extensor GPON poderá ser instalado em um pequeno armário fora da central.
Esse extensor GPON poderá, ainda, evitar a necessidade de redes backhaul separadas para conectar a OLT, instalada em uma estação central de pequeno porte, a equipamentos de roteamento de estações centrais de grande porte. Backhaul é a porção de uma rede hierárquica de telecomunicações responsável por fazer a ligação entre o núcleo da rede, ou
backbone, e as sub-redes periféricas. As redes
GPON estendidas devem possibilitar a combinação de redes de acesso e redes metropolitanas em um único sistema.
Um extensor de rede GPON poderá propiciar às empresas de telecomunicações mais flexibilidade nas implantações de redes GPON. Em uma rede GPON de grande extensão, as perdas de potência podem não permitir a instalação da máxima capacidade de divisão – como poderia ocorrer em uma rede PON curta. Com o uso do extensor GPON, há mais possibilidades de entregar a mesma divisão, independentemente da geografia.
Extensores GPON poderão ser usados para atender às áreas rurais ou áreas pouco assistidas, utilizando-se alguns ramos da ODN. Isso não significa que a ODN poderá ser ativada e baseada na instalação de armários de rua. Para atender a todas essas características, um extensor GPON deverá ser compacto, apresentar baixo consumo, ter custo atrativo e requerer atributos de gerência simplificados. O extensor GPON deverá operar somente na camada física, ou seja, deverá ser transparente à taxa de
transmissão e aos diversos protocolos.
2.2 Tecnologias para redes PON estendidas
As opções tecnológicas mais previsíveis para a realização da função extensor GPON seriam através de repetidores eletrônicos1 2R
(Re-amplifying + Re-shaping), 3R (Re-(Re-amplifying + Re-shaping + Re-timing) ou de amplificadores
ópticos. Para a utilização dessas alternativas, o extensor deve estar preparado para sinais do tipo
burst (upstream) (SUZUKI et al., 2007).
Um benefício proveniente do uso dos extensores GPON é a possibilidade de uma eventual conversão de comprimentos de onda diretamente no repetidor, o que resulta em melhor utilização da fibra alimentadora2.
Entretanto, um repetidor 3R deve apresentar custo atrativo, baixa potência de consumo e empacotamento mais simples do que aquele utilizado nos terminais da OLT. O requisito empacotamento pode constituir um desafio, dado que um extensor GPON contém muitos dos componentes utilizados nos terminais da OLT. Um segundo requisito importante é a transparência aos diversos protocolos que podem trafegar pela rede e, também, às diversas taxas de transmissão. Eventualmente, um repetidor do tipo 2R poderá apresentar todas essas características, pois esse tipo de repetidor, por não possuir a função de regeneração, permite uma maior transparência à taxa de transmissão.
A outra opção tecnológica para extensores PON consiste no uso de amplificadores ópticos. Amplificadores a fibra dopada com érbio (Erbium Doped Fiber Amplifier – EDFAs) têm sido largamente empregados em plantas ópticas de longa distância e metropolitanas. Nas redes GPON padronizadas, os comprimentos de onda centrais upstream e downstream são, respectivamente, 1.310 e 1.490 nm. Os EDFAs são tradicionalmente usados nas bandas C e L (1.530 a 1.610 nm), mas sua utilização em comprimentos de onda mais baixos, tais como a banda S (1.480 a 1.520 nm), também já foi demonstrada (ROSOLEM et al., 2005). O uso de EDFAs como extensores GPON foi demonstrado em Effenberger (2002). Uma característica muito interessante dos EDFAs em redes PON é a possibilidade de serem utilizados como amplificadores remotos passivos (PRAT; PLA, 2005). Nesse caso, o extensor GPON mantém a característica totalmente passiva das redes GPON.
À arquitetura de rede com amplificador remoto passivo, pesquisada por Prat e Pla (2005), foram adicionados dois estágios de amplificação: um na OLT, com um EDFA, e outro, remoto, que é __________________________________________________________
1 Algumas pesquisas com extensores do tipo repetidores eletrônicos para GPON podem ser encontradas nas referências Davey
(2006), Suzuki et al. (2003) e Umeda et al. (2006).
constituído de uma fibra dopada com érbio (EDF) e bombeada remotamente por um laser de 1.480 nm, localizado na OLT. A potência de saída do laser de bombeio foi de 200 mW e o comprimento de fibra até a EDF foi de 20 km. De acordo com Prat e Pla (2005) e com base em uma simulação feita por computador VPI, quando o amplificador remoto é adicionado, uma melhoria de 14 dB é alcançada no orçamento de potência do enlace em relação a uma rede GPON convencional. Isso significaria, por exemplo, a mudança de um splitter de 64 divisões para outro de 1.024 divisões, mantendo uma margem de segurança de 4,8 dB. É importante que os extensores GPON, do tipo amplificador óptico, tenham suas bandas de amplificação compatíveis com os comprimentos de onda de operação já padronizados.
Outros tipos de amplificadores a fibra apresentam banda de amplificação casada, como os comprimentos de onda da rede GPON. Os amplificadores a fibra dopada com praseodímio (PDFA) podem ser usados para a banda de 1.300 nm como extensores para sinal
upstream (NISHIDA et al., 1998) e os
amplificadores a fibra dopada com túlio (TDFA) (AOZASA; SHIMIZU, 2003) podem ser usados como extensores GPON, para sinal downstream (1.490 nm).
Assim como já foi comentado sobre os extensores GPON, do tipo repetidor, os amplificadores ópticos devem estar preparados para amplificar adequadamente os sinais do tipo
burst, originados das ONTs (sinal upstream),
sem distorção. Para isso, os amplificadores ópticos podem precisar de controle de ganho para suprimir a geração de transientes ópticos, quando o sinal do tipo burst está presente na entrada dos amplificadores.
Existem dois métodos mais usados para controle do ganho do amplificador. Um método é o controle automático de ganho (Automatic Gain Control – AGC), que utiliza controle de ganho do tipo feedback e forward, para monitorar, constantemente, a saída do amplificador. A outra técnica para controle do ganho do amplificador é a de grampeamento de ganho.
A técnica AGC é utilizada em muitos sistemas de longa distância. Entretanto, o tempo de resposta dessa técnica depende da dinâmica do ganho do amplificador, bem como da velocidade dos circuitos de controle – tais como amplificadores operacionais e microcontroladores –, de tal forma que sua utilização não é prática para sinais do tipo burst. A técnica do grampeamento de ganho é independente da dinâmica do ganho e da velocidade do circuito.
Suzuki et al. (2005) descrevem uma experiência detalhada na qual amplificadores PDFA e TDFA foram usados como extensores de PON, com bom desempenho para sinais do tipo burst. O
método de grampeamento foi aplicado ao amplificador-extensor GPON, sendo dividido em duas seções de amplificação, uma consistindo em um PDFA e a outra, em um TDFA. O PDFA apresenta dois estágios de ganho: o primeiro estágio utiliza bombeamento copropagante, com grampeamento de ganho; o segundo, bombeio e grampeamento de ganho contrapropagante. O comprimento de onda escolhido para o grampeamento foi 1.330 nm. Um filtro óptico foi usado para suprimir uma parcela da potência de ASE (Amplified Spontaneous Emission) gerada pelo amplificador, reduzindo, dessa forma, as penalidades decorrentes do ruído gerado pela ASE no receptor. O comprimento de onda e a largura de banda do filtro foram fixados em 1.310 e 3 nm, respectivamente. O uso do filtro compromete a largura de banda total usada no sinal upstream das redes GPON, que é de 1.310 nm ±50 nm. Nesse experimento, todas as potências de bombeio foram ajustadas para 300 mW.
Outra tecnologia de amplificação, muito interessante para uso como extensor GPON, são os amplificadores ópticos semicondutores (Semiconductor Optical Amplifier – SOAs) (DAVEY et al., 2008; NESSET et al., 2006; SUZUKI; NAKAGAWA, 2005). Esses dispositivos são construídos através de processo similar àquele utilizado para construir lasers, com a principal diferença de que os espelhos das faces do SOA constituem camadas antirreflexivas, de modo a permitir uma grande inversão de população e conseguir um ganho alto.
Os SOAs são dispositivos que vêm sendo desenvolvidos desde a década de 80 e, devido à existência de vários fornecedores, espera-se que o custo de tais dispositivos caia o suficiente para a utilização em redes de acesso. As ligas de materiais da região ativa dos SOAs, que são do tipo InxGa1−xAsyP1−y/InP, podem ser escolhidas de tal forma que eles operem dentro da região espectral entre 1.200 e 1.700 nm. Atualmente, são encontrados, no mercado, SOAs para as regiões de funcionamento das redes GPON. Considerando seu desempenho, os SOAs atualmente disponíveis possuem um pequeno ganho de sinal, na ordem de 20 dB. A potência de saturação fica acima de 10 dBm e a figura de ruído inferior, a 7 dB.
estendida e utilizou SOAs tanto para o sinal
downstream como para o upstream.
Uma outra possibilidade de extensores GPON é o uso de tecnologias híbridas, como, por exemplo, amplificação Raman, conjugada com a de SOAs (IANNONE; REICHMANN, 2008). Essa arquitetura possibilita os tradicionais serviços da rede GPON em 1.310 e 1.490 nm e mais três sinais de vídeo em 1.510, 1.530 e 1.550 nm, sobre 60 km de distância de enlace e 64 divisões de potência pelo splitter. O extensor GPON consiste em um amplificador híbrido SOA-Raman, com 75 nm de largura de banda na janela de 1.550 nm, e um SOA convencional, operando em 1.300 nm. O SOA opera com corrente de 250 mA e a potência do laser de bombeio do amplificador Raman discreto opera no comprimento de onda de 1.455 nm, com 400 mW. O amplificador Raman discreto utiliza fibra com as seguintes características: comprimento de onda de 1.550 nm, comprimento de 4,5 km, área ativa de 18,7 μm2, atenuação de 0,32 dB/km, dispersão de -20 ps/nm/km e coeficiente de ganho Raman de 2.5 W-1/km.
3 Redes PON híbridas
Uma segunda opção de evolução das redes GPON são as chamadas redes PON híbridas WDM-TDM (Wavelength Shared Hybrid PON – WS-HPON) (AN et al., 2004; BOUDA et al., 2007; SONG et al., 2006). Estas têm como objetivo a ampliação do número de ODNs alimentadas por uma única fibra, como mostra a Figura 3. Nesse caso, uma rede GPON padrão, com funcionamento baseado na técnica TDM, tem sua capacidade ampliada em quatro vezes, graças ao uso da técnica WDM.
Nessa ampliação, um requisito fundamental é a não alteração ou troca das ONTs da rede GPON já existente. Isso significa que a ampliação não altera o modo de funcionamento da rede GPON. A ampliação se dá pela inserção, na OLT, de outros transmissores com lasers em comprimentos de onda distintos, porém compatíveis com os receptores das atuais ONTs. Ou seja, esses comprimentos de onda devem estar na faixa de 1.490 nm +/-10 nm.
Na OLT, esse grupo de sinais é multiplexado pelo multiplexador WDM1, mostrado na Figura 3, e inserido na rede pelo multiplexador WDM2, do tipo CWDM Insere/Remove, estando o canal
Insere escolhido em 1.490 nm. O multiplexador
WDM2 separa, também, os canais upstream para os receptores ópticos da OLT. Os canais WDM transmitidos da OLT, após passarem pela fibra alimentadora, são distribuídos para cada ODN, por meio de um processo inverso ao apresentado na OLT. Cada comprimento de onda é direcionado a uma dada ODN e, dentro dela, o mesmo sinal é enviado para todas as ONTs pertencentes a essa ODN. Todas as ONTs pertencentes a uma dada ODN transmitem o sinal upstream em um comprimento de onda CWDM entre 1.260 e 1.360 nm, usando TDMA. Esses sinais passam pelos splitters e pelo multiplexador WDM2 e se dirigem às fibras alimentadoras. Na OLT, o multiplexador WDM2 direciona os sinais para um demultiplexador CWDM e, finalmente, para os receptores ópticos. Dessa forma, tem-se uma ampliação da rede sem mudanças significativas nas OLTs, diminuindo o custo de implantação. Esse tipo de topologia representa uma transição entre as atuais redes GPON e as futuras redes WDM-PON. WDM 2 WDM 1 Tx1 Tx2 Tx3 Tx4 CWDM Rx1 Rx2 Rx3 Rx4 OLT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter WDM 1 WDM 2 S p li tt er ODN1 ODN2 ODN3 ODN4 Fibra WDM 2 WDM 1 Tx1 Tx2 Tx3 Tx4 CWDM Rx1 Rx2 Rx3 Rx4 OLT WDM 2 WDM 1 Tx1 Tx2 Tx3 Tx4 CWDM Rx1 Rx2 Rx3 Rx4 CWDM Rx1 Rx2 Rx3 Rx4 OLT OLT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter WDM 1 WDM 2 S p li tt er ODN1 ODN2 ODN3 ODN4 ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT Splitter WDM 1 WDM 2 S p li tt er ODN1 ODN2 ODN3 ODN4 Fibra
4 Redes WDM-PON
As futuras redes PON apontam na direção do uso de DWDM para atendimento aos usuários. Essas redes são conhecidas como WDM-PON e serão detalhadas a seguir.
4.1 Funcionamento e características de redes WDM-PON
Nas redes WDM-PON, teríamos, em uma central, o equipamento OLT com múltiplos comprimentos de onda e, no outro lado da rede, os usuários, sendo que cada comprimento de onda da central seria destinado a um dado usuário, como ilustra o diagrama simplificado da Figura 4.
Na central, há diversos transmissores e receptores para cada comprimento de onda. Esses sinais em distintos comprimentos de onda são multiplexados (MUX) e enviados para os usuários. Próximo às ONTs, um demultiplexador (DEMUX) separa o comprimento de onda de cada usuário. Cada usuário envia, por sua vez,
um comprimento de onda específico para a central na mesma fibra e, preferencialmente, no mesmo comprimento de onda recebido. Esse sinal é inserido na rede no mesmo demultiplexador, que, agora, funciona como multiplexador. Na central, após passar por um circulador óptico que separa os sinais
downstream e upstream, um novo
demultiplexador separa os comprimentos de onda, direcionando-os para seus receptores ópticos.
Conforme visto anteriormente em redes WDM-PON, a cada ONT é atribuído um comprimento de onda dedicado. Desse modo, cada usuário pode enviar e receber dados da OLT a qualquer instante, independentemente da condição dos outros usuários. Isso significa que não há distribuição de janelas temporais entre os distintos usuários da rede WDM-PON. Assim, os problemas de gerenciamento da rede, ocasionados pelo seu compartilhamento, são eliminados. Nessa configuração, cada usuário
Fibra Circulador ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT DEMUX MUX WDM Tx.. Tx.. Tx.. Txn Tx1 Tx2 Tx3 Tx.. MUX WDM DEMUX WDM Rx.. Rx.. Rx.. Rxn Rx1 Rx2 Rx3 Rx.. OLT ODN Fibra Circulador Fibra Circulador ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT DEMUX MUX WDM ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT ONT DEMUX MUX WDM Tx.. Tx.. Tx.. Txn Tx1 Tx2 Tx3 Tx.. MUX WDM Tx.. Tx.. Tx.. Txn Tx1 Tx2 Tx3 Tx.. MUX WDM DEMUX WDM Rx.. Rx.. Rx.. Rxn Rx1 Rx2 Rx3 Rx.. OLT OLT ODN
Figura 4 Diagrama simplificado de uma rede do tipo WDM-PON
fica com um canal óptico ponto a ponto com a OLT, apesar de a arquitetura física da rede ser ponto-multiponto.
Para que essa configuração seja possível, um multiplexador/demultiplexador óptico deve ser utilizado, na ODN, no lugar do divisor de potência usado em redes GPON. Além disso, um demultiplexador óptico deve ficar localizado na OLT para separar os diversos comprimentos de onda, como mostrado na Figura 4. Essas operações de multiplexação e demultiplexação podem ser realizadas por meio da utilização de um roteador do tipo AWG (Array Waveguide Grating).
Com a utilização de WDM-PON, os problemas de QoS (qualidade de serviço) são bastante reduzidos, já que a rede é baseada em conexões
ponto a ponto dedicadas. Além disso, não há necessidade de transmissão do sinal das ONTs em modo burst, nem de utilização de algoritmos MAC para gerenciar os tempos de transmissão de cada ONT – como acontece nas redes GPON. Esses fatores permitem que a operação da rede WDM-PON seja bastante simples.
do número de assinantes torna as redes WDM-PON flexíveis e com grande escalabilidade. Uma desvantagem é a impossibilidade de realocar a banda não utilizada de um usuário para outro.
4.2 Arquiteturas e tecnologias de redes WDM-PON
Um desafio no que se refere às redes WDM-PON, cujas soluções vêm sendo pesquisadas há vários anos, é a questão relativa ao uso de fontes ópticas que operam em determinado comprimento de onda em cada ONT. Isso eleva o custo do terminal do usuário, não somente pelo custo da fonte em si, mas pela necessidade de se manter milhares de placas distintas em estoque para manutenção desses terminais. Visando à solução desse problema, algumas propostas de uso de fontes sem cor (colorless) têm sido estudadas, conforme veremos a seguir.
A primeira tentativa de experimentação em uma rede WDM-PON data de 1991 e é chamada de CPON (Composite PON) (KASHIMA, 1991). A arquitetura da CPON emprega o conceito de DWDM na janela de 1.550 nm, na direção
downstream, e um único comprimento de onda
para upstream, na janela de 1.300 nm, utilizado em todas as ONTs. Através da técnica de acesso por multiplexação temporal (TDMA), um receptor óptico de comprimento de onda único, que opera em modo burst, é usado na OLT para receber o sinal upstream. Com isso, a arquitetura CPON evita as dificuldades inerentes ao uso de fontes WDM no upstream, mas ainda requer o uso de fontes ópticas de alto custo, com comprimentos de onda bem definidos (tais como lasers DFB) nas ONTs.
Como alternativa, a rede conhecida como RiteNet foi proposta em 1994, visando a eliminar a necessidade de fontes ópticas de alto custo nas ONTs (FRIGO et al., 1994). Nessa proposta, não existe fonte óptica na ONT. Parte do sinal
downstream é modulado na ONT e enviado de
volta para a OLT como sinal upstream, num esquema denominado loopback. A modulação, nesse caso, pode ser realizada numa parte específica do quadro de transmissão do sinal
downstream por um modulador eletro-óptico. Na
proposta original, empregam-se duas fibras ópticas e um esquema de divisão de tempo para os canais upstream e downstream.
Uma alternativa dessa topologia, que hoje vem ganhando muito espaço, é o uso de um amplificador óptico semicondutor reflexivo (Reflective Semiconductor Optical Amplifier – RSOA) nas OLTs, conforme mostra a Figura 5. Nesse caso, o RSOA é usado não somente para modular o sinal upstream, mas, também, para amplificá-lo opticamente – característica intrínseca desse componente. Ao contrário do
modulador eletro-óptico, que impõe perdas de sinal, o RSOA amplifica esse sinal.
Conforme pode ser visto na Figura 5, o sinal utiliza como semente um sinal de luz gerado na OLT. O espectro desse sinal é de banda larga do tipo emissão espontânea amplificada (ASE), gerada, normalmente, por um EDFA, SOA ou SLED (Superluminescent Light Emitting Diode) – ao contrário do esquema com modulador, que usa uma parte específica do quadro de transmissão do sinal gerado na OLT. Uma variante dessa técnica é o uso, na OLT, de uma semente com vários lasers DFB multiplexados e enviados para o acesso (CIP TECHNOLOGIES, 2008). Essa opção permite que os sinais recebidos nas ONTs, para remodulação pelos RSOAs, sejam coerentes, o que possibilita que taxas maiores de transmissão possam ser geradas no acesso.
As alternativas para o uso de moduladores e RSOAs, apesar de resolverem o problema do uso de fontes sem cor no terminal do usuário, têm como inconveniente o alto custo desses dispositivos. Para solucionar esse problema, uma alternativa é a arquitetura LARNET (LEE et al., 2007; ZIRNGIBL et al.,1995). Utiliza-se um LED (Light Emitting Diode) de banda larga em cada ONT (SLED), promovendo a utilização de uma fonte óptica de baixo custo em cada ONT. Nessa arquitetura, um sinal de espectro banda larga é colocado em cada entrada do roteador AWG na direção upstream. Dependendo da porta de entrada, um diferente comprimento de onda estará presente na saída, implementando o chamado fatiamento espectral (LEE et al., 2007; ZIRNGIBL et al.,1995). Assim, na porta de saída do roteador AWG, existirão vários comprimentos de onda; cada um correspondendo ao sinal
upstream de uma ONT. Um receptor de banda
larga que opera no modo burst é empregado na OLT. Esse receptor deve ser capaz de receber qualquer espectro de frequência óptica do LED. Por outro lado, a presença de um único receptor na OLT requer que o sinal upstream seja dividido entre as ONTs por um protocolo de acesso TDMA. A maior limitação está no orçamento de potência e no alcance óptico advindos do uso de fatiamento espectral na ONT.
Na utilização da arquitetura LARNET, propõe-se o uso de um laser sintonizável na central para gerar o sinal downstream. Cada comprimento de onda desse sinal dirige-se a uma ONT distinta, devido às propriedades espectrais do roteador AWG.
Uma outra opção para o transmissor das ONTs, que vem sendo muito estudada, é a utilização de
lasers FP (Fabry-Perot) controlados por meio de
adequadamente para cada comprimento de onda desejado, será possível obter a potência óptica desejada com a mesma seletividade de comprimento de onda de um laser DFB (Distributed Feedback) de baixo custo.
Assim como o método mostrado na Figura 5, o método de travamento por injeção, em uma primeira concepção, utiliza uma fonte óptica central de espectro banda larga. A luz de banda larga gerada por uma fonte instalada na central é cortada espectralmente pelo divisor/combinador AWG. A luz contínua (CW) é utilizada para gerar o efeito injection-locking no laser FP posicionado dentro da ONT. Esse laser não é aquele que, hoje, pode ser facilmente encontrado no mercado (laser que usa travamento por injeção coerente de luz). Nessa proposta, o chip do laser FP é um pouco diferente, por ter reflectividade menor do que o laser FP normal na face frontal, ou seja, a face voltada para a fibra óptica é maior na face traseira voltada para o fotodetector. O chip do laser FP deverá, também, ser mais longo do que o convencional, para reduzir o espaçamento dos modos de cavidade e, também, permitir que todos os comprimentos de onda, dentro da faixa de operação dos AWGs, sejam gerados nas diversas ONTs. Algumas pesquisas (PARK et al., 2004; WONG et al., 2006; XU et al., 2007) trazem demonstrações
nas quais um laser FP é o transmissor de uma ONT e utiliza a técnica de travamento por injeção.
Uma desvantagem desse método é que a taxa de transmissão gerada é limitada a poucos gigabits por segundo. Xua et al. (2008) propuseram uma melhoria para esse método, na qual a semente, fonte de luz utilizada na OLT, é composta por vários lasers DFB que operam de forma contínua (CW). Ainda de acordo com Xua et al. (2008), taxas de transmissão de até 10 Gbit/s podem ser atingidas pelos lasers FP das ONTs, ao se utilizar esse método.
Essa opção reduz substancialmente os custos da rede WDM-PON, permitindo, ainda, a obtenção de taxas de transmissão mais elevadas (2,5 Gbit/s) para o sinal upstream.
5 Tecnologias para futuras redes PON
pesquisadas no Projeto GIGA – Fase 2
Acompanhando a evolução tecnológica das redes de acesso, o Projeto GIGA Fase 2 apresenta metas de pesquisa em redes WDM-PON em dois subprojetos: transmissão híbrida CWDM/DWDM e amplificadores ópticos de banda larga e baixo consumo. Nesses subprojetos, pretende-se estudar os vários aspectos ligados às redes de acesso do tipo WDM-PON descritos neste artigo, entre os quais
t t t P P I RSOA I t t t P P I RSOA I
Figura 5 Método do transmissor da ONT de WDM-PON usando um amplificador semicondutor reflexivo (RSOA) e, na central, fontes de luz lasers DFB
Figura 6 Método do transmissor da ONT de WDM-PON usando um laser FP com travamento por injeção de luz e, na central, uma fonte de luz ASE
Comprimento de onda ( nm) P o tê n c ia ó p ti c a ( m W ) 1550 1551 1552 1553 1554 1555 1556 1557 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.1 0 Comprimento de onda ( nm) P o tê n c ia ó p ti c a ( m W ) 1550 1551 1552 1553 1554 1555 1556 1557 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.1 0
FP Laser Injection Locked FP laser
ASE Comprimento de onda ( nm) P o tê n c ia ó p ti c a ( m W ) 1550 1551 1552 1553 1554 1555 1556 1557 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.1 0 Comprimento de onda ( nm) P o tê n c ia ó p ti c a ( m W ) 1550 1551 1552 1553 1554 1555 1556 1557 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.1 0
FP Laser Injection Locked FP laser
destacamos: redes PON estendidas utilizando repetidores 1R, 2R e 3R e amplificadores ópticos; redes PON utilizando sistemas híbridos CWDM/DWDM; redes PON híbridas utilizando sistemas híbridos TDM-WDM; redes WDM-PON utilizando dispositivos colorless do tipo RSOA e
laser FP com injection-locking. A seguir,
detalhamos alguns resultados preliminares obtidos nesses subprojetos.
5.1 Plataforma de transmissão CWDM/DWDM
Um dos resultados já obtidos para aplicações de acesso (e metropolitanas) foi a plataforma de transmissão de 16 canais CWDM/DWDM em 2,5 Gbit/s, utilizando transceivers SFP (Small Form-factor Pluggable). Nessa aplicação, conhecida como sistema de transmissão híbrida CWDM/DWDM, alguns canais da grade CWDM do ITU-T – como, por exemplo, 1.530 e 1.550 nm – podem ser utilizados para transporte de canais DWDM. Essa plataforma oferece grande flexibilidade, compactação e redução de custos para as empresas operadoras de telecomunicações (HINDERTHUR; FRIEDRICH, 2003), pois os canais CWDM ou DWDM permitem diversas formas de utilização dentro da mesma rede de fibras ópticas. Por exemplo, canais DWDM podem transportar informação entre estações da mesma operadora ou entre operadoras distintas, enquanto os canais CWDM podem atender usuários corporativos.
Uma outra grande possibilidade de utilização dessa plataforma, que vem sendo pesquisada atualmente, aplica-se a redes PON híbridas (EICHENBAUM; DAS, 2002; RASTISLAV, 2003), conforme apresentado na Seção 4 deste artigo. A Figura 7 mostra uma foto da plataforma de
transmissão híbrida CWDM/DWDM que vem sendo pesquisada e desenvolvida no CPqD, no âmbito do Projeto GIGA Fase 2. A Figura ilustra, também, os espectros de transmissão CWDM/DWDM obtidos nessa plataforma. Nota-se que o espectro de 8 canais DWDM é transmitido dentro da janela de 1.550 nm da grade CWDM. Teoricamente, até 20 canais DWDM podem ser transmitidos dentro dos canais 1.530, 1.550, 1.570, 1.590 e 1.610 nm. Em relação à plataforma de transmissão híbrida CWDM/DWDM, uma das pesquisas realizadas analisou o comportamento dos transceivers DWDM em condições de temperatura nas quais, normalmente, os transceivers CWDM não são afetados (pois são projetados para que seus comprimentos de onda tenham livre deslocamento com a temperatura).
Já os lasers DWDM apresentam restrições mais rígidas quanto ao deslocamento espectral que ocorre com a variação da temperatura ambiente – ao contrário dos lasers CWDM, que podem variar dentro de uma grande faixa espectral (» 3 nm). Tipicamente, os lasers DWDM podem variar em, no máximo, 0,2 nm.
A plataforma de transmissão híbrida CWDM/DWDM, com 15 lasers CWDM e 8 lasers DWDM, com separação de 100 GHz multiplexados dentro do canal CWDM de 1.550 nm, foi testada em uma temperatura ambiente de até 45°C. Conforme mostram as Figuras 8(a) e 8(b), os lasers DWDM mostram variações de comprimento de onda inferiores a 0,05 nm e variação de potência inferior a 1 dB. Quando a temperatura ambiente é de 45ºC, a temperatura interna dos transceivers SFP atinge cerca de 55°C.
Figura 8 Resultados dos testes com lasers DWDM do sistema de transmissão híbrida para (a) variação do comprimento de onda e (b) potência com temperatura de 45ºC
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1460 1480 1500 1520 1540 Comprimento de Onda (nm) T ra n sm is sã o ( % ) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1477 1482 1487 1492 1497 1502 Comprimento de Onda (nm) Pe rd a de in se rç ão (d B) Canal 1482 Canal 1487 Canal 1492 Canal 1497 (a) (b) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1460 1480 1500 1520 1540 Comprimento de Onda (nm) T ra n sm is sã o ( % ) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1477 1482 1487 1492 1497 1502 Comprimento de Onda (nm) Pe rd a de in se rç ão (d B) Canal 1482 Canal 1487 Canal 1492 Canal 1497 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1460 1480 1500 1520 1540 Comprimento de Onda (nm) T ra n sm is sã o ( % ) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1477 1482 1487 1492 1497 1502 Comprimento de Onda (nm) Pe rd a de in se rç ão (d B) Canal 1482 Canal 1487 Canal 1492 Canal 1497 (a) (b)
Figura 9 (a) Caracterização conjugada dos multiplexadores WDM1 e WDM2 e (b) curva de caracterização espectral de sinais downstream em um transceiver GPON usado na ONT
5.2 Plataforma de transmissão híbrida TDM/WDM
Outra aplicação que vem sendo pesquisada é a transmissão híbrida TDM/DWDM em redes GPON com sinais downstream feitos por 4 comprimentos de onda, dentro da janela de 1.490nm +/-10 nm, e 4 comprimentos de onda CWDM upstream (um para cada ODN), conforme detalhado na Seção 4 deste artigo. Nessa pesquisa, foram escolhidos para a OLT os seguintes comprimentos de onda: 1.482, 1.487, 1.492 e 1.497 nm. O uso desses comprimentos de onda não é, ainda, padronizado no mercado. Portanto, para sua obtenção, foi necessária uma busca apurada de fornecedores. O mesmo ocorre para o multiplexador WDM1, mostrado na Figura 3, que permite a multiplexação desses quatro comprimentos de onda na OLT e sua demultiplexação em uma unidade de rede (ONU) na qual os multiplexadores e splitters são instalados. A Figura 9(a) mostra uma caracterização conjugada dos multiplexadores WDM1 e WDM2 utilizados nessa pesquisa. Nessa aplicação, que utiliza a transmissão híbrida, um requisito fundamental é a não alteração ou troca das ONTs de uma rede GPON já existente para a ampliação da rede. Assim, caracterizamos um transceiver padronizado, utilizado nas ONTs de GPONs, com base em sua largura de banda óptica, a fim de demonstrar a
necessidade de utilização dos canais dentro da banda de 1.490 nm. Pela norma G.984.2 (ITU-T, 2003), esses dispositivos devem operar na recepção com banda entre 1.480 e 1.500 nm e, na transmissão, entre 1.260 e 1.360 nm. A Figura 9(b) mostra uma curva de caracterização desses dispositivos. Como pode ser observado, de fato, ocorre um corte na banda do dispositivo para comprimentos de onda acima de 1.513 nm. O corte não pôde ser determinado em comprimentos inferiores, mas o mesmo ocorre para comprimentos de onda abaixo de 1.465 nm. Em outra área do Projeto GIGA Fase 2, pesquisam-se os extensores de redes GPON, o uso de SOAs em 1.310 e 1.490 nm e, também, de repetidores eletrônicos dos tipos 1R, 2R e 3R como extensores de rede.
Conclusão
as topologias e os dispositivos ópticos e eletro-ópticos necessários para viabilizar redes dos tipos PON estendidas, PON híbrida e WDM-PON. Foram, também, relatados alguns resultados iniciais de pesquisas em andamento no Projeto GIGA Fase 2, relacionadas a essa área de estudos. Entre esses resultados, destacam-se as pesquisas inovadoras em sistemas híbridos do tipo CWDM/DWDM e sistemas híbridos TDM/WDM, que oferecem grande flexibilidade, compactação e redução de custos para as empresas operadoras de telecomunicações.
Referências
AN, F. et al. Success: a next-generation hybrid WDM/TDM optical access network architecture.
Journal of Lightwave Technology, Piscataway,
NJ, USA, v. 22, n. 11, p. 2557-2569, 2004.
AOZASA, S.; SHIMIZU, M. Novel gain spectrum control method for input power and temperature variations in S-band thulium doped fiber amplifier. In: 29th EUROPEAN CONFERENCE ON OPTICAL COMMUNICATION, 29., 2003, Rimini, Italy. Proceedings... Italy. p.21-25.
BOUDA, M. et al. Cost-Effective Optical Access Upgrades using Wavelength Shared Hybrid Passive Optical Network Architecture. In: OPTICAL FIBER COMMUNICATION AND THE NATIONAL FIBER OPTIC ENGINEERS CONFERENCE (OFC/NFOEC), 2007, Anaheim, CA, USA. Proceedings... USA: OFC/NFOEC, 2007. (Paper NthD5).
CIP TECHNOLOGIES. WDM-PON
Technologies. (Whitepaper). 2008. Disponível
em:
<http://www.ciphotonics.com/PDFs_Jan08/WPO N_White_Paper_v10.pdf>. Acesso em: 8 mar. 2010.
CRIMI, J. C. Next Generation Network (NGN) Services. (Whitepaper). TELCORDIA
TECHNOLOGIES, 2003. Disponível em:
<http://www.mobilein.com/NGN_Svccs_WP.pdf>. Acesso em: 8 mar. 2010.
DAVEY, R. P. et al. DWDM reach extension of a GPON to 135 km. Journal of Lightwave
Technology, Piscataway, NJ, USA, v. 24, n. 1, p.
29-31, 2006.
DAVEY, R. P. et al. Next generation extended reach PON? In: OPTICAL FIBER COMMUNICATION AND THE NATIONAL FIBER
OPTIC ENGINEERS CONFERENCE
(OFC/NFOEC), 2008, San Diego, USA.
Proceedings... USA: OFC/NFOEC, 2008.
EFFENBERGER, F. J. Methods for PON reach enhancement. In: OPTICAL HYBRID ACCESS
NETWORK IFSAN CONFERENCE, 2002, Florence, Italy. Proceedings... 2002.
EICHENBAUM, B. R.; DAS, S. K. Economics of Coarse WDM Compared with Dense WDM for Wavelength-Addressable PON Access Architectures. In: NATIONAL FIBER OPTIC ENGINEERS CONFERENCE (NFOEC), 2002, USA. Proceedings... NFOEC: 2002.
FERNANDES, L. F. Tutoriais Redes Ópticas:
WDM. 2003. Disponível em:
<http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialwdm/de fault.asp>. Acesso em: 8 mar. 2010.
FRIGO, N. J. et al. RITENET: a passive optical network architecture based on the remote interrogation of terminal equipment. In: CONFERENCE ON OPTICAL FIBER COMMUNICATION (OFC’94), 1994, San Jose, CA, USA. Proceedings... 1994. (Post-deadline paper 8).
GEORGE, J. E. Designing Passive Optical Networks for Cost Effective Triple Play Support.
OFS, 2005. Disponível em:
<http://www.ofsoptics.com/knowledge_base/pape rs.php>. Acesso em: 8 mar. 2010.
HINDERTHUR, H.; FRIEDRICH, L. WDM Hybrid Transmission Based on CWDM Plus DWDM.
Lightwave Europe, p. 9-12, jul. 2003.
IANNONE, P. P.; REICHMANN, K. C. Hybrid SOA-Raman Amplifiers for Fiber-to-the-Home and Metro Networks. In: OPTICAL FIBER COMMUNICATION AND THE NATIONAL FIBER
OPTIC ENGINEERS CONFERENCE
(OFC/NFOEC), 2008, San Diego, CA, USA.
Proceedings... USA, 2008. (Paper NtuC1).
ITU TELECOMMUNICATION
STANDARDIZATION SECTOR (ITU-T). G.984.2. Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): Physical Media Dependent (PMD) layer specification. Geneve, 2003.
______. G.984.1. Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): General characteristics. Geneve, 2008a.
______. G.984.6. Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): Reach extension. Geneve, 2008b.
KASHIMA, N. Upgrade of passive optical subscriber network. Journal of Lightwave
Technology, v.9, n. 1, p. 113-119, 1991.
LEE, C. H. et al. WDM-PON experiences in Korea. Journal of Optical Networking, v. 6, n. 5, p. 1582-2591, 2007.
using-semiconductor optical amplifier. In: 32nd EUROPEAN CONFERENCE ON OPTICAL COMMUNICATION, 32., 2006, Cannes, France.
Proceedings... France, 2006.
NISHIDA, Y. et al. Development of an efficient praseodymium-doped fiber amplifier. IEEE
Journal of Quantum Electronics, v. 34, p.
1332-1339, 1998.
PARK, S. J. et al. Fiber-to-the-Home Services Based on Wavelength-Division-Multiplexing Passive Optical Network. Journal of Lightwave
Technology, v. 22, n. 11, 2004.
PRAT, J.; PLA, D. Remote Amplification in High-Density Passive Optical Networks. In:
INTERNATIONAL CONFERENCE ON
TRANSPARENT OPTICAL NETWORKS (ICTON 2005), 7., 2005, Spain. Proceedings... IEEE: 2005. p. 409-412, v. 2.
RASTISLAV, R. The utilization of the DWDW/CWDM combination in the metro/access networks. In: JOINT FIRST WORKSHOP ON MOBILE FUTURE AND SYMPOSIUM ON TRENDS IN COMMUNICATION (SYMPOTIC '03), 1., 2003, Bratislava, Slovakia .
Proceedings...
RBN LITERATURE. Characteristics of CWDM.
Broadcast Papers, Redfern Broadband
Networks, 2002. Disponível em: <http://www.broadcastpapers.com/whitepapers/C haracteristics-Of-CWDM-.cfm?
objid=32&pid=340>. Acesso em: 16 ago. 2006. ROSOLEM, J. B. et al. All silica S-band double-pass erbium-doped fiber amplifier. IEEE
Photonics Technology Letters, v. 17, n. 7, p.
1399-1401, 2005.
ROSOLEM, J. B. et al. S-C-L triple band double-pass erbium-doped silica fiber amplifier with an embedded DCF module for CWDM applications.
Journal of Lightwave Technology, v. 24, n. 10,
p. 3691-3697, 2006.
SONG, H. et al. Shared-wavelength WDM-PON access network for supporting downstream traffic with QoS. In: OPTICAL FIBER COMMUNICATION CONFERENCE (OFC),
2006, Anaheim, CA, USA. Proceedings... USA, 2006.
SUZUKI, K. I. et al. B-PON repeater for enlarging transmission distance between OLT and ONT.
IEICE Transactions on Communications,
Japan, v. J86-B, n. 10, p. 2053-2064, 2003. SUZUKI, K. I. et al. Burst-mode optical amplifier for PON application. In: EUROPEAN
CONFERENCE ON OPTICAL
COMMUNICATION, 31., 2005, Glasgow, Scotland. Proceedings... Scotland, 2005.
SUZUKI, K. I. et al. Amplified gigabit PON systems. Journal of Optical Networking, v. 6, n. 5, 2007.
SUZUKI, N.; NAKAGAWA, J. First demonstration of full burst optical amplified GE-PON uplink with extended systems budget of up to 128 ONU splits and 58km reach. In: EUROPEAN CONFERENCE ON OPTICAL COMMUNICATION, 31., 2005, Glasgow, Scotland. Proceedings... Scotland, 2005.
UMEDA, D. et al. Bidirectional 3R repeater for GE-PON systems. In: EUROPEAN
CONFERENCE ON OPTICAL
COMMUNICATION, 32., 2006, Cannes, France.
Proceedings... France, 2006.
WONG, E. et al. Uncooled Optical Injection-Locked 1.55 mm VCSELs for Upstream Transmitters in WDM-PONs. In: OPTICAL FIBER COMMUNICATION AND THE NATIONAL FIBER
OPTIC ENGINEERS CONFERENCE
(OFC/NFOEC), 2006, Anaheim, CA, USA.
Proceedings... USA, 2006.
XU, Z. et al. High-speed WDM-PON using CW injection locked Fabry-Pérot laser diodes. Optics
Express, v. 15, n. 6, p. 2953-2962, 2007.
XUA, Z. et al. 10 Gb/s carrier-reuse WDM-PON based on injection locked FP-LDs. Optics
Communications, v. 281, n. 20, p. 5213-5217,
2008.
ZIRNGIBL, N. et al. LARnet, a local access router network. IEEE Photonics Technology Letters, v. 7, n. 2, p. 215-217, 1995.
Abstract
Idealized to meet a wide range of new services based on IP protocol, soon, GPON networks will have to deal with transmission bottlenecks regarding new generation services that require dedicated broadband per user.This paper presents a description of future technologies and network topologies for optical access network based on wavelength division multiplexing. It analyzes the network topology and optical and electro-optical devices needed to make feasible the networks like Extended PON, Hybrid TDM PON and WDM-PON. The research works under development in GIGA Project Phase 2 are also described. The initial results obtained from the researches under way related to both the GIGA Project Phase 2 and the area of study will also be listed.
