INF003 Seminários de Pesquisa Modelagem de Redes Ópticas CDMA (OCDMA) Coerentes

Transcrição

1 INF003 Seminários de Pesquisa Modelagem de Redes Ópticas CDMA (OCDMA) Coerentes Universidade Federal do ABC - UFABC Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas CECS Engenharia de Informação Prof. Dr. Anderson Leonardo Sanches anderson.sanches@ufabc.edu.br Santo André - SP

2 Agenda Arquitetura de Rede Óptica Passiva (PON); Padronização PON; Introdução; Redes OCDMA Características básicas: Tipos de Modulação Direta / Externa, Modulador Externo; Redes OCDMA Incoerentes: Formato de Modulação por Chaveamento de Amplitude Liga-Desliga (OOK), Codificação Temporal (1-D), Codificação Espectral (1-D), Codificação Simultânea em Tempo e Frequência (2-D); Redes OCDMA Coerentes: Formato de Modulação por Chaveamento de Fase Binário (BPSK), Formato de Modulação por Chaveamento de Fase em Quadratura (QPSK), Análise de Desempenho de Redes OCDMA Coerentes Operando em Taxa Única; Análise de Desempenho de Redes OCDMA Coerentes Operando em Múltiplas Taxas. 2 / 41

3 Introdução Arquitetura de Rede Óptica Passiva (PON) 3 / 41

4 Introdução Padronização PON 4 / 41

5 Introdução Principais técnicas de acesso múltiplo 5 / 41

6 Redes OCDMA Características básicas Positivas O enlace é estabelecido entre o transmissor e o receptor, sendo que ambos utilizam um mesmo código óptico; Os algoritmos geradores dos códigos buscam extrair o máximo de ortogonalidade e cardinalidade; Codificação no domínio do tempo, codificação no domínio da freqüência, ambos ou codificação de fase; A Interferência de Acesso Múltiplo (MAI) é a maior fonte de degradação do sistema; Capacidade flexível sob demanda; Não há necessidade de mecanismos de controle de canal (MAC); Exibe elevado nível de segurança; 6 / 41

7 Redes OCDMA Características Básicas Negativas Dispersão devido as altas taxas dos sinais transmitidos; Ruídos de batimento são intensificados pela MAI. 7 / 41

8 Redes OCDMA Incoerentes Tipos de Modulação Direta / Externa 8 / 41

9 Redes OCDMA Incoerentes Modulador Externo E o t = E jπv1 i t t 2 e V π + E 2 t 2 e jπv2 t V π, 9 / 41

10 Redes OCDMA Incoerentes Formato de Modulação por Chaveamento de Amplitude Liga-Desliga (OOK) Modulação / Demodulação I t = R E sig t 2 E sig t 2 = R 2 E sig t 2 = R 2 P sig t 10 / 41

11 Redes OCDMA Incoerentes Codificação Temporal (1-D) Formas de Onda 11 / 41

12 Redes OCDMA Incoerentes Codificação Temporal (1-D) Codificação / Decodificação 12 / 41

13 Redes OCDMA Incoerentes Codificação Temporal (1-D) MAI 13 / 41

14 Redes OCDMA Incoerentes Codificação Espectral (1-D) Codificação / Decodificação 14 / 41

15 Redes OCDMA Incoerentes Codificação Simultânea em Tempo e Frequência (2-D) 15 / 41

16 Redes OCDMA Incoerentes Codificação Simultânea em Tempo e Frequência (2-D) Esquemas de Codificação Saltos em Frequência (FH) Saltos Rápidos em Frequência (FFH) 16 / 41

17 Redes OCDMA Incoerentes Codificação Simultânea em Tempo e Frequência (2-D) Saltos em Frequência (FH) 17 / 41

18 Redes OCDMA Incoerentes Codificação Simultânea em Tempo e Frequência (2-D) Saltos Rápidos em Frequência (FH) 18 / 41

19 Redes OCDMA Incoerentes Codificação Simultânea em Tempo e Frequência (2-D) Saltos Rápidos em Frequência (FH) 19 / 41

20 Redes OCDMA Incoerentes Codificação Simultânea em Tempo e Frequência (2-D) Saltos Rápidos em Frequência (FFH) 20 / 41

21 Redes OCDMA Incoerentes Codificação Simultânea em Tempo e Frequência (2-D) MAI 21 / 41

22 Redes OCDMA Coerentes Formato de Modulação por Chaveamento de Fase Binário (BPSK) Modulação / Demodulação 22 / 41

23 Redes OCDMA Coerentes Formato de Modulação por Chaveamento de Fase Binário (BPSK) Corrente Elétrica Demodulada I 1 t = R E sig t 2 + E LO t 2 E sig t 2 + E LO t 2 = R 2 P sig t + P LO t + 2 P sig t P LO t cos 2π f + θ I 2 t = R E sig t 2 E LO t 2 E sig t 2 E LO t 2 = R 2 P sig t + P LO t 2 P sig t P LO t cos 2π f + θ I t = I 1 t I 2 t = R 2 P sig t P LO t cos 2π f + θ 23 / 41

24 Redes OCDMA Coerentes Formato de Modulação por Chaveamento de Fase em Quadratura (QPSK) Modulação 24 / 41

25 Redes OCDMA Coerentes Formato de Modulação por Chaveamento de Fase em Quadratura (QPSK) Demodulação 25 / 41

26 Redes OCDMA Coerentes Formato de Modulação por Chaveamento de Fase em Quadratura (QPSK) Modulação / Demodulação I I 1 I I 2 t t I Q 1 t I Q 2 t = R E sig t 2 R E sig t 2 R E sig t 2 + E LO t 2 E LO t 2 + E LO t 2 R E sig t E LO t e jπ 2 e jπ = R 4 P sig t + P LO t + 2 P sig t P t cos 2π LO f + θ R 4 P sig t + P LO t 2 P sig t P t cos 2π LO f + θ R 4 P sig t + P LO t + 2 P sig t P t sin 2π LO f + θ R 4 P sig t + P LO t 2 P sig t P t sin 2π LO f + θ I I t = I 1 I t I 2 I t = R I Q t = I 1 Q t I 2 Q t = R P sig t P LO t cos 2π f + θ P sig t P LO t sin 2π f + θ 26 / 41

27 Redes OCDMA Coerentes Resultados Diagrama Esquemático da Rede Proposta 27 / 41

28 Redes OCDMA Coerentes Resultados Matriz de Códigos 28 / 41

29 Redes OCDMA Coerentes Resultados Cenário Ideal de Codificação Bit do Usuário de Interesse Codificado 29 / 41

30 Redes OCDMA Coerentes Resultados Cenário Ideal de Codificação Bit do Usuário de Interesse Decodificado 30 / 41

31 Redes OCDMA Coerentes Resultados Cenário Ideal de Codificação Bit do Usuário de Interesse Decodificado com MAI 31 / 41

32 Redes OCDMA Coerentes Resultados Cenário Ideal de Codificação Bit do Usuário de Interesse Decodificado com MAI 32 / 41

33 Redes OCDMA Coerentes Resultados Cenário Ideal de Codificação Taxa de Erro de Bit (BER) OCDMA Incoerente (Padrão de Comparação) 33 / 41

34 Redes OCDMA Coerentes Resultados Cenário Ideal de Codificação Taxa de Erro de Bit (BER) OCDMA Coerente 34 / 41

35 Redes OCDMA Coerentes Resultados Cenário Ideal de Codificação Taxa de Erro de Bit (BER) OCDMA Coerente Operando em Múltiplas taxas de Serviço 35 / 41

36 Redes OCDMA Coerentes Resultados Cenário Não-Ideal de Codificação Bit do Usuário de Interesse Codificado 36/ 41

37 Redes OCDMA Coerentes Resultados Cenário Ideal de Codificação Bit do Usuário de Interesse Decodificado com MAI 37 / 41

38 Redes OCDMA Coerentes Resultados Cenário Ideal de Codificação Bit do Usuário de Interesse Demodulado com MAI 38 / 41

39 Redes OCDMA Coerentes Resultados Cenário Não - Ideal de Codificação Taxa de Erro de Bit (BER) 39 / 41

40 Redes OCDMA Coerentes Resultados Cenário Ideal de Codificação Taxa de Erro de Bit (BER) OCDMA Coerente Operando em Múltiplas taxas de Serviço 40 / 41

41 Redes OCDMA Coerentes Perspectivas Futuras Propagação dos sinais dos usuários ativos no canal (fibra monomodo); Implementação dos demoduladores coerentes considerando limiar de decisão adaptativo ao nível do sinal detetado; Ainda, serão considerados dois tipos de sinais (diferentes frequências) para o oscilador local (LO) de forma a permitir os tipos de demodulação homódina e heteródina; Modelagem dos moduladores e demoduladores utilizando formatos de modulação coerentes de mais elevada ordem (M>4); Modelagem de redes OCDMA coerentes operando nas mais diversificadas taxas de transmissões e qualidades de serviços (QoS); 41 / 41

42 Redes OCDMA Coerentes Perspectivas Futuras Estudo e implementação de técnicas de estimação das condições do canal para a utilização de modulação adaptativa às transmissões dos usuários. Otimização de desempenho das redes OCDMA coerentes por meio da implementação de técnicas de estimação das condições do canal para a utilização de modulação adaptativa às transmissões dos usuários. Adoção de técnicas de multiplexação por estados de polarização para dobrar a eficiência spectral das redes OCDMA coerentes; Proposição do formalismo matemático referente à quantização de desempenho das redes OCDMA coerentes por meio da figura de mérito BER. 42 / 41

43 FIM Obrigado pela Atenção! 43 / 41