Otimização de redes óticas passivas de próxima geração no contexto de UDWDM-PON

Abstract

O crescimento continuo da utilização de serviços de internet, nomeadamente transmissão de informação por voz e vídeo, levou a um aumento da largura de banda a utilizar nas comunicações. Deste modo, as redes óticas passivas (PON) têm substituído as redes elétricas de forma a que seja dada resposta às necessidades dos utilizadores, aumentando as taxas de transmissão requeridas. Apesar das tecnologias já instaladas, tais como a GPON (Gigabit Passive Optical Network)), a 10-GPON (10 Gigabit Passive Optical Network) e até mesmo a TWDM-PON (Time Wavelength Division Multi- plexing PON) já inserida na NG-PON2 (Next Generation Passive Optical Network 2), continuam a ser efetuados estudos de forma a que se possam cumprir os requisitos de largura de banda propostos pelas operadoras para o futuro. Neste contexto, surge a tecnologia UDWDM-PON (Ultra Dense Wavelength Division Multiplexing PON), de forma a garantir estes mesmos requisitos. No âmbito desta dissertação, é focado o estudo da tecnologia UDWDM, de modo a analisar o seu desempenho e a otimiza-la. Assim sendo, é realizada uma análise do EVM (Error Vector Magnitude) em função da potência ótica recebida, por simulação, variando a distância da fibra ótica, a taxa de transmissão, o formato de impulso (impulso de Nyquist e NRZ) e, também, o formato de modulação (QPSK e 16-QAM). No seguimento, implementou-se em laboratório um sistema a 3.125 Gbps, 40 km de fibra ótica mono-modo standard, considerando os formatos de modulação indicados e a formatação de impulso de Nyquist, tendo-se obtido valores de penalidade de Potência ótica recebida relativamente á situação back-to-back inferiores a 4 dB, de acordo com o limite de penalidade indicado na literatura (< 5 dB).

The continuous growth of internet services, namely voice and video data transmission, has led to a communications bandwidth increase. As such, Passive Optical Networks (PON) have been replacing electrical networks to accommodate the users' needs, by increasing required bit rates. Despite already implemented technologies, such as GPON (Gigabit Passive Optical Network), 10-GPON (10 Gigabit Passive Optical Network) and even TWDM-PON (Time Wavelength Division Multiplexing PON), inserted in NG-PON2 (Next Generation Passive Optical Network 2), further studies are being done to assure future bandwidth requirements by the providers are met. In this context, UDWDM-PON (Ultra Dense Wavelength Division Multiplexing PON) appears to be a viable option for such requirements to be met. In this dissertation, it is focused the study of UDWDM technology to assess its performance and optimize it. As such, EVM (Error Vector Magnitude) in relation to Received Optical Power is analyzed, by means of simulation, varying optical ber length, transmission rate, pulse form (Nyquist pulse and NRZ) and modulation format (QPSK and 16-QAM). Following this, a 3.125 Gbps system with 40 km of standard single mode optical ber has been implemented in the laboratory, using the above indicated modulation formats and the Nyquist pulse form, with results showing Received Optical Power penalties in relation to a back-to-back con guration under 4 dB, in accordance to the values in the literature (< 5 dB).