Avaliação de topologia para redes GPON com distribuição assimétrica

Avaliação de topologia para redes com distribuição assimétrica Miriam Regina Xavier de Barros *, Sandro Marcelo Rossi, Atílio Eduardo Reggiani, Cláudio Antônio Hortêncio, João Guilherme Dias de Aguiar, Danilo César Dini, Paulo César Luz de Morais, Maria Luiza Carmona Braga, Marcos Rogério Salvador, Rodrigo Bernardo, Ronaldo Ferreira da Silva, Marcos Perez Mokarzel, Rodrigo de Almeida Moreira e Valentino Corso Este trabalho apresenta uma descrição da tecnologia de acesso baseada em rede óptica passiva com capacidade de Gbit/s, que faz uso de uma rede óptica de distribuição para levar os serviços até as dependências do usuário final. Uma nova topologia de rede de distribuição de sinal óptico é apresentada, analisada e comparada com as topologias convencionais baseadas apenas em distribuidores simétricos. Palavras-chave: Rede de acesso. Fiber to the Home. Rede óptica passiva. Rede de distribuição óptica.. Introdução A utilização de fibras ópticas nas redes de acesso, denominada Fiber to the Premises (FTTP), foi proposta há mais de 20 anos, para atender ao contínuo aumento da demanda de banda pelos usuários das redes de telecomunicações. Entretanto, só recentemente a oferta de novos serviços e aplicações cada vez mais diversificados e sofisticados, como, por exemplo, videoconferência, vídeo sob demanda, jogos on-line e voz sobre IP, justificou o investimento nessa tecnologia. Segundo estimativas (HOWARD, 2005), a demanda por largura de banda apresenta um crescimento anual superior a 50% nos últimos anos. A utilização de FTTP atende a uma série de requisitos da rede de acesso, entre eles: capacidade potencial de Gbit/s, alcançando distâncias de até dezenas de quilômetros, facilidade de instalação e atualização, possibilidade de serviços simétricos, baixo custo de operação e manutenção, confiabilidade, imunidade a interferências eletromagnéticas, cabos mais leves e mais compactos. Entretanto, até recentemente, os equipamentos necessários para a implantação dessa tecnologia apresentavam custos superiores aos de outras tecnologias e a demanda por banda não era suficiente para justificar o investimento nessa tecnologia (FRIGO, IANNONE & REICHMANN, 2004). Além da necessidade de alta capacidade de transmissão e processamento, a rede de acesso tem uma série de requisitos específicos, entre os quais destacamos: a necessidade de oferecer multisserviços (voz, vídeo e dados) a clientes variados (residências, condomínios, empresas), a instalação de equipamentos em ambiente não controlado (fora de estações), a exigência de baixo custo (infra-estrutura de rede compartilhada entre um número reduzido de usuários) e a expectativa de alta confiabilidade dos serviços por parte do cliente. Entre as três arquiteturas básicas de redes ópticas de acesso ponto a ponto, estrela passiva e ponto-multiponto (GREEN, 2004), a grande maioria das redes de acesso que estão sendo instaladas é ponto-multiponto ou redes ópticas passivas (Passive Optical Networks PON), em função da redução nos custos de operação e manutenção quando comparadas com as outras arquiteturas. A arquitetura ponto-multiponto usa um ou mais níveis de acopladores ópticos passivos para distribuir o sinal aos clientes. O acesso ao meio na transmissão ascendente é feito por meio de multiplexação no tempo (TDMA), para evitar colisões no acoplador. Existem duas tecnologias de redes ópticas passivas que estão sendo instaladas: PON (com capacidade de Gigabit), (padronizada pela ITU-T G.984) (ITU-T, 2003a) (ITU-T, 2003b) (ITU-T, 2004a), e Ethernet PON, EPON (padronizada pela IEEE 802.34h). O padrão foi desenvolvido pelas operadoras de telecomunicações e oferece algumas vantagens técnicas sobre o EPON, como, por exemplo, maiores taxas de tráfego descendente e ascendente, maior eficiência de banda, maior variedade de serviços e suporte a Operation, Administration and Maintenance (OAM) e serviços Time Division Multiplexing (TDM). Entretanto, o padrão EPON apresenta custos menores e é uma tecnologia em estágio de maturidade mais adiantado que a tecnologia. Muitos países estão realizando testes de campo e instalando produtos de acesso ópticos lançados recentemente (ABRAMS et al., 2005) *Autor a quem a correspondência deve ser dirigida: mbarros@cpqd.com.br Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 3, n. 2, p. 61-69, jul./dez. 2007

sendo que, neste ano, o número de usuários conectados por fibra no mundo já ultrapassa 30 milhões. No Japão, a maior parte das implantações, cerca de 10 milhões, usa EPON, com bandas oferecidas entre 1,5 e 40 Mbit/s (SHINOHARA, 2006). Nos Estados Unidos e na Europa, a maior parte das operadoras escolheu a tecnologia para suas redes FTTP (CAUVIN, 2005). Em novembro de 2005, três grandes operadoras de telecomunicações norte-americanas, Verizon, Bell South e SBC Communications (as duas últimas foram fundidas recentemente e renomeadas AT&T), lançaram um edital para a instalação de redes. Em abril de 2007, já havia 1,3 milhão de usuários Fiber to the Home (FTTH), sendo 50% com a Verizon (KENNEDY, 2007). No Brasil, algumas operadoras estão realizando testes de campo da tecnologia e planejando a instalação de centenas de milhares de usuários a partir de 2008 (ÁVILA, 2007). Entretanto, as redes ópticas passivas representam uma tecnologia ainda não completamente madura, e há várias questões não consolidadas. As operadoras ainda enfrentam uma série de desafios associados ao projeto e à implantação dessas redes. Um dos principais desafios relacionados ao projeto e à implantação é a definição da topologia da rede, que depende da distribuição geográfica da demanda e da infra-estrutura existente na região, influenciando fortemente os custos da rede de distribuição. Uma análise comparativa entre diferentes topologias, com variação de número e tipo de acopladores simétricos utilizados, mostra que a abordagem centralizada apresenta algumas vantagens em relação à abordagem em cascata, como, por exemplo, custo menor de acopladores, maior eficiência na utilização das portas do acoplador e maior facilidade de manutenção. Ela requer, contudo, o uso de uma maior quantidade de fibra na instalação da rede (DEUTSCH, WHITMAN & MAZZALI, 2005) (PERKINS, 2004). Estudos recentes revelam que mais da metade da quantidade de fibra que está sendo instalada não é necessária para a implantação da rede de distribuição (PERKINS, 2006). Isso ocorre por duas razões principais: a área de cobertura das redes de distribuição é maior do que o necessário, ou seja, não é otimizada, assim como o posicionamento dos acopladores em campo também não é otimizado. Neste trabalho, apresentamos uma tecnologia de produto de redes de acesso: a rede óptica passiva com capacidade de Gbit/s (), que está em desenvolvimento no CPqD. Apresentamos um desafio relativo ao projeto e à implantação: a definição da topologia das redes. Propomos uma nova topologia que faz uso de distribuição híbrida simétrica/assimétrica de potência óptica para a entrega do sinal aos usuários. Essa nova topologia, adequada a uma distribuição linear de s, é avaliada e comparada com as topologias convencionais, em que o sinal é distribuído apenas de forma simétrica. 1 Sistema O sistema em desenvolvimento no CPqD é baseado na tecnologia. Essa tecnologia foi selecionada em função de suas inúmeras vantagens, especialmente a compatibilidade com TDM, pois, atualmente, o mercado para essa tecnologia é representado pelas operadoras de telecomunicações, que dispõem de um grande legado de redes SDH. O equipamento funciona na taxa descendente de 2,488 Gbit/s e na taxa ascendente de 1,244 Gbit/s. Os projetos de hardware e software permitem que cada terminal óptico de linha () atenda até 128 terminais ópticos de usuários (s). Contudo, a maior limitação está nas interfaces ópticas e na topologia da rede. A transmissão é bidirecional em uma única fibra. O comprimento de onda do canal descendente é de 1.490 nm e o comprimento de onda do canal ascendente é de 1.310 nm. O diagrama de blocos do sistema é ilustrado na Figura 1. Metro access network Internet (data, VoIP, IPTV, gaming, banking, P2P) IP optical router IP router backbone Content/ application provider SDH 10GbE 6 Switch STM access network GbE GbE 2.5 Gbit/s 1.25 Gbit/s 10/100 Eth network Figura 1 Diagrama de blocos do sistema 62 Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 3, n. 2, p. 61-69, jul./dez. 2007

O, localizado nas dependências da operadora da rede, apresenta interfaces de rede e GbE (Gigabit Ethernet). As portas GbE dos s são agregadas em switches com 10 GbE, visando à otimização do uso de fibras e das interfaces de rede. Da mesma forma e pela mesma razão, as interfaces são agregadas em portas 6 em um agregador SDH. O cartão de switch é responsável pela segregação do tráfego de pacotes descendentes para os s apropriados e pela agregação dos pacotes ascendentes. O switch faz também a segregação dos pacotes ascendentes de volta para os pacotes descendentes, para comunicação entre dois s pertencentes a redes conectadas ao mesmo switch. Os dados são enviados para os assinantes por meio da interface. Os terminais de usuários, localizados nas dependências dos usuários, apresentam interfaces de acesso e 10/100 Ethernet. Os serviços não são padronizados pelas normas G.984 no que diz respeito a codificação, compressão e protocolos, o que faz dos serviços TDM o principal desafio para a interoperabilidade entre diferentes fornecedores. Uma solução alternativa para oferecer serviços de voz (POTS) seria implementar emulação de circuito sobre pacotes (Circuit Emulation Services over Packet CESoP). Entretanto, essa abordagem não foi selecionada porque consome parte da banda dos serviços Ethernet. A solução adotada foi a utilização de TDM nativo, através de um protocolo baseado em VHDL que utiliza uma FPGA comercial como plataforma. O terminal óptico de linha e o terminal óptico de usuário são especificados em Braga (2006) e em Ismael & Braga (2006). O desenvolvimento dos equipamentos está sendo feito utilizando chips comerciais. Os diagramas de blocos do e do são apresentados na Figura 2 e na Figura 3, respectivamente. Os dados e Ethernet são encapsulados e desencapsulados por meio do método GEM ( Encapsulation Method). O encapsulamento dos dados Ethernet já é padronizado pela ITU-T G.984. A solução para o encapsulamento dos dados está sendo desenvolvida no CPqD. Nas dependências do usuário final, o equipamento () está configurado para selecionar somente os quadros descendentes a ele endereçados. Para evitar colisão na transmissão dos dados pelo no sentido ascendente, o insere, no cabeçalho do quadro GEM, informações específicas para cada, indicando o início e o fim da transmissão. Como os s estão localizados a distâncias diferentes do, os atrasos entre os s precisam ser equalizados. Agregador 6 GbE Switch Ethernet 10GbE Interfaces de rede sobre GEM sobre GEM sobre GEM sobre GEM 2,5 / 1,25 Gbit/s 2,5 / 1,25 Gbit/s Chip 2,5 Chip Transceiver / 1,25 Gbit/s 2,5 Chip Transceiver / 1,25 Gbit/s Chip Transceiver Transceiver 2,5 / 1,25 Gbit/s Interface Figura 2 Diagrama de blocos do (GEM- Encapsulation Method) sobre GEM 1,25 / 2,5 Gb/s 1,25 / 2,5 Gb/s Transceiver Chip Ethernet Interface Interfaces de usuário Figura 3 Diagrama de blocos do Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 3, n. 2, p. 61-69, jul./dez. 2007 63

O processo de equalização dos atrasos é chamado de ranging e é iniciado pelo por meio do envio de um comando para os s, que devem responder com uma transmissão ascendente. O calcula os atrasos com base no tempo de resposta de cada e utiliza esse valor para indicar o intervalo de transmissão que cada deve usar para o tráfego ascendente. O receptor óptico do deve apresentar alta sensibilidade e grande faixa dinâmica, em função da diferença entre as perdas experimentadas pelo sinal transmitido por cada. Dependendo das condições da rede, não é possível obter a faixa dinâmica necessária para detectar os dados provenientes de todos os s. Nesse caso, a solução adotada é o controle das potências emitidas pelos s. Para isso, um mecanismo de nivelamento de potência, denominado power levelling, é implementado nos s. Se estiver acima do nível de saturação ou abaixo do nível de sensibilidade do receptor do, a potência é, respectivamente, reduzida ou aumentada. A mensagem para realização do power levelling é enviada pelo no momento da ativação do. Os s são gerenciados diretamente, pois estão localizados nas estações das operadoras. Os s, localizados nas dependências dos usuários, requerem uma interface específica para monitoração e controle, chamada Management and Control Interface (OMCI). Essa interface é descrita na recomendação ITU-T G.984.4 (ITU-T, 2004b). O protocolo e as mensagens definidas na OMCI são transportados em um canal bidirecional dedicado dentro da banda, chamado Management and Control Channel (OMCC). A OMCI provê um sistema uniforme para gerenciamento dos serviços oferecidos pelo, pois padroniza um protocolo para descoberta das funcionalidades do e para gerenciamento e controle dessas funcionalidades. Além disso, a OMCI estabelece e desfaz conexões nas interfaces do, configura interfaces de usuário no, solicita informação de configuração e estatísticas de desempenho, informa a ocorrência de eventos, como, por exemplo, falhas de enlaces. 2 Topologias para a rede de distribuição O alcance geográfico da rede, ou seja, a máxima distância entre o e o mais distante, apresenta uma limitação lógica e uma limitação física. A limitação lógica, de 60 km, está associada aos protocolos de comunicação entre e, que têm como requisito um tempo máximo de recebimento de mensagens. A diferença entre as distâncias do mais afastado e o mais próximo do não deve superar 20 km para que o protocolo de ranging funcione adequadamente. A limitação física do alcance dessas redes está relacionada às características ópticas da rede. Nesse caso, o alcance depende fortemente da topologia da rede de distribuição, além de fatores como atenuação das fibras nos comprimentos de onda ascendente e descendente, número de s ligados a cada, número de níveis de distribuição, potência de saída dos transmissores e sensibilidade dos receptores utilizados. A topologia proposta neste trabalho faz uso de distribuição híbrida simétrica e assimétrica da potência óptica para a entrega do sinal ao usuário. A topologia básica é de barramento, aplicada para atendimento de uma demanda de tráfego distribuída ao longo de uma rodovia ou para aproveitamento de infra-estrutura já existente e disposta de forma linear. A topologia é ilustrada na Figura 4. D D 1 % 2 % s 1:N 1 1:N 2 D k-1 % 1:N k-1 Figura 4 Topologia da rede com distribuição híbrida 1:N k Em cada um dos estágios de derivação D i há um acoplador 1:2, que é usado para derivar uma fração D da potência óptica. A potência óptica derivada é então distribuída através de um acoplador 1:N simétrico. No último estágio, no lugar do acoplador 1:2 assimétrico, usa-se apenas um cordão que conecta o cabo com um acoplador 1:N, permitindo distribuir toda a potência remanescente. As análises foram feitas considerando o tráfego ascendente, pois a maior limitação do alcance está associada a ele, em virtude da maior atenuação da fibra no seu comprimento de onda. A perda total do sinal P T, entre e, é dada por: k 1 P T =P N 2P C P D,k 2kP C PT,i 1,3 l i i=1 1,3 l 0 em que: P N é a perda do distribuidor simétrico 1:N (incluindo as perdas intrínsecas), P C é a perda de cada uma das conexões ópticas, P D,k é a perda na derivação do k-ésimo acoplador assimétrico, P T,i é a perda na transmissão pelos acopladores assimétricos, α 1,3m é a atenuação da fibra, em db/km, no comprimento de onda de 1,3 µm, l i é o 64 Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 3, n. 2, p. 61-69, jul./dez. 2007

comprimento de fibra entre os demais estágios de derivação e l 0 é o comprimento de fibra entre o e o 1 o estágio de derivação. As perdas acima são dadas em db e os comprimentos de fibra em km. A margem de potência óptica, M, em db, é dada por: M =P Tx, P T S Rx, em que: P Tx, é a potência óptica transmitida pelo, em dbm, e S Rx, é a sensibilidade do receptor do, em dbm. Apresentamos, na Figura 5, os valores de margem de potência óptica entre e no tráfego ascendente para um barramento com 8 estágios de derivação e 32 s. Nesse caso, cada estágio de derivação atende a 4 s, e a margem foi calculada para diferentes valores de fração de potência óptica derivada. Margem 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 0 2 4 6 8 10-5,0 D = 05%, N=4 D = 10%, N=4 D = 15%, N=4 D = 20%, N=4 D = 25%, N=4 Figura 5 Margem de potência óptica em cada um dos 8 estágios da rede de distribuição híbrida simétrica/assimétrica para 32 s, para diferentes frações de derivação do sinal Para obtenção dessas curvas, assumimos que o comprimento de fibra entre o e o primeiro estágio de derivação e entre os estágios de derivação é de 2 km. As perdas da fibra para os sinais descendente e ascendente são 0,25 e 0,4 db/km, respectivamente. A potência óptica transmitida pelo é de +2 dbm (valor mínimo especificado para transmissores classe C na recomendação G.984.2) e a sensibilidade do receptor do é de -29 dbm (receptores classe C da recomendação G.984.2). A perda do distribuidor simétrico 1:N é dada por 10log(1/N). A perda intrínseca dos acopladores, obtida a partir de componentes comerciais, é igual a 0,6 db para cada par de portas. A perda de conexão de cada porta dos acopladores é considerada igual a 0,2 db. A obtenção de margens negativas a partir do 6 o estágio de derivação revela uma limitação da topologia para utilização de derivação idêntica ao longo do barramento. As condições menos críticas seriam aquelas em que se deriva 15% do sinal em cada estágio. Porém, mesmo nesse caso, o 7 o estágio de derivação apresenta margem negativa. Esses valores de derivação só permitem margem positiva para um total de 16 s, conforme Figura 6, em que a margem de potência óptica com 15% de derivação é apresentada para diferentes valores de N, ou seja, diferentes números de s. Margem Figura 6 Margem de potência óptica em cada um dos 8 estágios da rede de distribuição híbrida simétrica/assimétrica para 16, 32 e 64 s com derivação constante de 15% A utilização de acopladores com fração de derivação idêntica facilita a instalação e o controle de componentes sobressalentes pela operadora, porém a condição de operação ideal é aquela em que a margem de potência na transmissão entre e s se mantém positiva e dentro de uma faixa limitada. A Figura 7 mostra os valores da margem de potência óptica em cada um dos 8 estágios da rede de distribuição híbrida para 32 s, com derivação otimizada em cada um dos estágios. A Tabela 1 apresenta os valores de margem de potência e da fração de derivação, ilustrados no gráfico da Figura 7. Os valores usados para a otimização de D são aqueles encontrados comercialmente em acopladores 1:2 assimétricos, a partir de 1%. A variação de margem foi reduzida de 15,0 para 2,3 db, quando a derivação passou de um valor de 10% constante para variável e otimizada. O valor médio da margem passou de 5,7 para 5,1 db. Derivação (%) 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 0-5,0 2 4 6 8 10-10,0 12 10 8 6 4 2 Derivação Margem 1 2 3 4 5 6 7 8 D = 15%, N=2 D = 15%, N=4 D = 15%, N=8 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 Margem Figura 7 Margem de potência óptica em cada um dos 8 estágios da rede de distribuição híbrida simétrica/assimétrica para 32 s com derivação otimizada Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 3, n. 2, p. 61-69, jul./dez. 2007 65

Tabela 1 Frações de potência derivada e margem de potência da rede de distribuição híbrida simétrica/assimétrica para 32 s Derivação (%) Margem 1 3 6,4 2 4 5,7 3 5 4,7 4 10 5,7 5 15 5,2 6 25 4,9 7 45 4,4 8 100 4,0 A Figura 8 mostra os valores da margem de potência óptica em cada um dos 8 estágios da rede de distribuição híbrida para 64 s com derivação otimizada em cada um dos estágios. A Tabela 2 apresenta os valores de margem de potência e da fração de derivação, ilustrados no gráfico da Figura 8. Derivação (%) 12 10 8 6 4 2 Derivação Margem 1 2 3 4 5 6 7 8 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 Margem Figura 8 Margem de potência óptica em cada um dos 8 estágios da rede de distribuição híbrida simétrica/assimétrica para 64 s com derivação otimizada Tabela 2 Frações de potência derivada e margem de potência da rede de distribuição híbrida simétrica/assimétrica para 64 s Derivação (%) Margem 1 2 1,0 2 4 2,1 3 5 1,1 4 10 2,1 5 15 1,6 6 25 1,3 7 45 0,8 8 100 0,5 Nesse caso, a variação de margem foi reduzida de 15,0 para 1,6 db, quando a derivação passou de 10% constante para otimizada. O valor médio da margem passou de 2,1 para 1,3 db. O atendimento de um conjunto de s dispostos linearmente pode ser feito também utilizando uma topologia convencional apenas com acopladores simétricos, conforme Figura 9b. A rede com uma seqüência de acopladores 1:2, 1:4 e 1:4 permite o atendimento de 32 s. Para efeitos de comparação, apresentamos, na Figura 10, as curvas de margem de potência óptica de redes de distribuição simétricas para atender a 32 s dispostos em linha, para os quais calculamos as margens da distribuição assimétrica acima. No respectivo gráfico, a margem calculada é limitada pelo tráfego ascendente e os estágios representam conjuntos de 4 s, em comparação com o gráfico da Figura 7. Consideramos os mesmos parâmetros usados nas redes com distribuição híbrida simétrica/assimétrica. D 1 % D 2 % D 3 % D 4 % D 5 % D 6 % D 7 % 1:4 1:4 1:4 1:4 1:4 1:4 1:4 1:4 (a) 1:4 1:4 1:4 1:4 1:4 1:2 1:4 1:4 1:4 1:4 1:4 (b) Figura 9 Rede de distribuição para de 32 s com (a) acopladores simétricos e assimétricos e (b) acopladores simétricos com três estágios de distribuição 66 Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 3, n. 2, p. 61-69, jul./dez. 2007

Margem 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 1:2, 1:4, 1:4 1:4, 1:2, 1:4 1:8, 1:4 0 2 4 6 8 10 Figura 10 Margem de potência óptica da rede de distribuição simétrica para 32 s com diferentes configurações dos acopladores A Tabela 3 resume os valores médios, mínimos e máximos de margem de potência para a topologia híbrida simétrica/assimétrica proposta e para as topologias simétricas convencionais, ambas com alcance total de 16 km. Nessa tabela, apresentamos também a quantidade total de fibra necessária para a montagem da rede de distribuição. Tabela 3 Comparação entre as margens das topologias híbrida simétrica/assimétrica e simétricas convencionais para 32 s Topologia 32 s Híbrida Sim./Assim. 1:2/1:4/1:4 1:4/1:2/1:4 1:8/1:4 Média Mínima Máxima Quant. fibra (km) 5,1 4,0 6,3 32 5,2 4,8 5,6 50 5,2 4,8 5,6 54 6,3 5,1 7,5 58 A solução de topologia para 32 s com melhor margem média é a simétrica 1:8/1:4. Porém, a variação de margem é a pior de todas, 2,4 db, e a quantidade total de fibra necessária é a maior, 58 km. A topologia em barramento híbrida, aplicável em redes distribuídas de forma linear, apresenta margem média próxima daquela das redes com distribuição simétrica 1:2/1:4/1:4 e 1:4/1:2/1:4. Entretanto, a quantidade total de fibra necessária para as duas topologias, 50 e 54 km, respectivamente, ainda é muito maior que a quantidade de fibra necessária para a topologia em barramento híbrida, 32 km. Apresentamos, na Figura 11, as curvas de margem de potência óptica de redes de distribuição simétricas para atender a 64 s dispostos em linha para os quais calculamos as margens da distribuição assimétrica acima. No respectivo gráfico, a margem calculada é limitada pelo tráfego ascendente e os estágios representam conjuntos de 8 s, em comparação com o gráfico da Figura 8. Novamente, consideramos os mesmos parâmetros usados nas redes de distribuição híbrida simétrica/assimétrica. Margem 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 1:2, 1:4, 1:8 1:4, 1:2, 1:8 1:8, 1:8 0 2 4 6 8 10 Figura 11 Margem de potência óptica da rede de distribuição simétrica para 64 s com diferentes configurações dos acopladores Tabela 4 Comparação entre margens das topologias híbrida simétrica/assimétrica e simétricas convencionais para 64 s Topologia 64 s Híbrida Sim./Assim. 1:2/1:4/1:8 1:4/1:2/1:8 1:8/1:8 Média Mínima Máxima Quant. fibra (km) 1,3 0,5 2,1 48 1,5 1,1 1,9 66 1,5 1,1 1,9 70 2,6 1,4 3,0 74 A solução de topologia para 64 s com melhor margem média é a simétrica 1:8/1:8. Contudo, a quantidade total de fibra necessária é a maior, 74 km. A topologia em barramento híbrida, aplicável em redes distribuídas de forma linear, apresenta margem média próxima daquela das redes com distribuição simétrica 1:2/1:4/1:8 e 1:4/1:2/1:8. Porém, a quantidade total de fibra necessária para as duas toologias, 66 e 70 km, respectivamente, ainda é muito maior que a quantidade de fibra necessária para a topologia em barramento com distribuição híbrida (48 km). Além de utilizarem maior quantidade total de fibra, as topologias convencionais com distribuição simétrica geram um desperdício de fibras no cabo, pois somente parte das fibras usadas na distribuição é utilizada ao longo de todo o cabo, e algumas fibras ficam com trechos sem utilização, conforme Figura 9b. Na nova topologia proposta com distribuidores assimétricos, as fibras são utilizadas ao longo de todo o cabo. Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 3, n. 2, p. 61-69, jul./dez. 2007 67

Conclusão Neste trabalho, apresentamos a rede óptica passiva, em desenvolvimento no CPqD, que é baseada na tecnologia e opera nas taxas de 2,448 e 1,244 Gbit/s para os tráfegos descendente e ascendente, respectivamente. A solução inclui o terminal óptico de linha e o terminal óptico de usuário. Cada rede pode atender até 128 usuários com serviços e Ethernet, com limitação de potência e sensibilidade das interfaces ópticas e de topologia da rede. Apresentamos uma nova topologia para a rede de distribuição, baseada em distribuição híbrida simétrica/assimétrica de potência óptica, adequada para aplicação em um conjunto de s dispostos de forma linear. Nessa aplicação, a nova topologia reduz a quantidade total de fibra necessária em relação às topologias convencionais, baseadas apenas em distribuidores simétricos. As margens de potência óptica da nova topologia são inferiores às das topologias convencionais, porém bastante próximas. Agradecimentos Este trabalho recebeu apoio financeiro do Fundo para o Desenvolvimento Tecnológico das Telecomunicações (FUNTTEL). Os autores agradecem a participação e as sugestões dos colaboradores Afonso Augusto Romão V. Alvim, Roberto Arradi, Renata Bastianon, Antônio Paulo Ismael, José Maranhão, Jaime Alexandre Matiuso, Fernanda Yumi Matsuda, João Luiz Mercante, Eduardo Mobilon, Roberto Nakamura, Alberto Paradisi, Mateus Marques Pereira, José Adalberto Petrachin, Raimundo Robledo Pontes Filho, Sérgio Massami Sakai, William Lima de Souza e Narci Edson Venturini. Referências ABRAMS, M.; BECKER, P. C.; FUJIMOTO, Y.; O'BYRNE, V.; and PIEHLER, D. FTTP Deployments in the United States and Japanequipment choices and wervice provider imperatives. Journal of Lightwave Technology, v. 23, n. 1, p. 236, jan. 2005. ÁVILA, V. J., Projeto Requisitos Técnicos. 9º Fórum de Certificação de Produtos para Telecomunicações Anatel, Campinas, jun. 2007. BRAGA, M. L. C. Equipamentos para Rede Óptica Passiva: Módulo. PD.30.11.69A.0040A/RT02 (Documento de especificações). Campinas: CPqD, ago. 2006. CAUVIN, A. FSAN Common Technical specification on a System: first decision. FSAN, 2005. Disponível em: <www.fsanweb.org>. Acesso em: 2 mar. 2007. DEUTSCH, B.; WHITMAN, R.; MAZZALI, C. Optimization of FTTH passive optical networks continues. Lightwave, R-6332, jan. 2005. FRIGO, N. J.; IANNONE, P. P.; REICHMANN, K. C. A view of fiber to the home economics. IEEE Communications Magazine, v. 42, n. 8, p. 516-523, ago. 2004. GREEN, P.E. Fiber to the home: the next big broadband thing. IEEE Communications Magazine, v. 42, n. 9, p. 100-106, set. 2004. HOWARD, M. PON & FTTx Update, Lightreading. Disponível em: <www.lightreading.com>. Acesso em: 22 ago 2005. ISMAEL, A. P.; BRAGA, M. L. C. Equipamentos para Rede Óptica Passiva: Módulo. PD.30.11.69A.0040A/RT03 (Documento de especificações). Campinas: CPqD, ago. 2006. ITU TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR (ITU-T) G.984.1: General Characteristics of Gigabit-capable Passive Optical Networks (), 2003a. ITU TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR (ITU-T) G.984.2: Gigabit-capable Passive Optical Networks (): Physical Media Dependent (PMD) layer specification, 2003b. ITU TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR (ITU-T) G.984.3: Gigabit-capable Passive Optical Networks (): Transmission convergence layer specification, 2004a. ITU TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR (ITU-T) G.984.4: Gigabit-capable Passive Optical Networks (): management and control interface specification, 2004b. KENNEDY, M. Building Out FTTH: Cost Effective Technology And Consumer Demand Drive Growth. Telecommunication Online, Disponível em: <http://www.telecommagazine.com>. Acesso em: 24 abr. 2007. 68 Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 3, n. 2, p. 61-69, jul./dez. 2007

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