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MULTIPLEXAÇÃO - Hub-Ativo em Redes HFC

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MARIO DA COSTA DIAS SILVA

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Artigo - MARIO DA COSTA DIAS SILVA Artigo - MARIO DA COSTA DIAS SILVA Document Transcript

  • Revista de Ciências Exatas e Tecnologia MULTIPLEXAÇÃO Vol. I, Nº. 1, Ano 2012 Hub-Ativo em Redes HFC RESUMO Mario da Costa Dias Silva Faculdade de Negócios e Tecnologias = FNT – Anhanguera Educacional mariokelvim@gmail.com Maria Cristina Basili Duarte Orientadora da Pós Graduação da Faculdade de Negócios e Tecnologias = FNT – Anhanguera Educacional mduarte@facnet.com.br Lívia Carolina de Medeiros Porto Coordenadora da Pós-Graduação da Faculdade de Negócios e Tecnologias – FNT Anhanguera Educacional liviamedeiros@unianhanguera.edu.br A Multiplexação foi desenvolvida para permitir a utilização da alta capacidade na transmissão de dados, utilizando-se dos diversos tipos como FDM (Frequency division multiplexing) para divisão de freqüência, TDM (Time division multiplexing) para divisão de tempo e WDM (Wave division multiplexing) para divisão em comprimento de onda. A multiplexação permite que combinemos várias linhas de diversos usuários em um único circuito. Embora a tecnologia WDM seja muito complexa, a idéia básica é muito simples. Queremos combinar várias fontes de luz em uma única fonte luminosa no multiplexador e fazer o inverso no demultiplexador. A combinação e a divisão de fontes luminosas são facilmente tratadas por um o prisma. Um novo método, denominado WDM denso (DWDM), é capaz de multiplexar um número muito grande de canais, espaçamento muito próximos entre si. Dessa forma, obtém-se uma eficiência ainda maior para ser utilizada nas redes HFC (Hibrid Fyber-Coaxial). Palavras-Chave: Multiplexação; Redes HFC; Comprimentos de onda; Divisão de freqüência; Divisão de tempo. ABSTRACT The multiplexing has been developed to allow the use of high capacity data transmission, utilizing the various types as FDM (Frequency Division Multiplexing) for frequency division, TDM (Time Division Multiplexing) for time-division and WDM (Wave Division Multiplexing) for wavelength division. Multiplexing allows us to combine multiple lines for multiple users on a single circuit. Although WDM technology is very complex, the basic idea is very simple. We want to combine multiple light sources into a single light source in the multiplexer and demultiplexer in doing the reverse. The combination of light sources and division are easily treated by a prism. A new method, called Dense WDM (DWDM) is able to multiplex a large number of channels, spaced very close together. Thus, one obtains an even higher efficiency to be used in HFC networks (Hibric Fyber-Coax). Keywords: Multiplexing; HFC Networks; wavelengths; Frequency Division; Division of time. Anhanguera Educacional S.A. Correspondência/Contato Alameda Maria Tereza, 2000 Valinhos, São Paulo CEP 13.278-181 rc.ipade@unianhanguera.edu.br Coordenação Instituto de Pesquisas Aplicadas e Desenvolvimento Educacional - IPADE Artigo Original / Informe Técnico / Resenha Recebido em: 10/09/2012 Avaliado em: 10/09/2012 Publicação: 10 de setembro de 2012 1
  • 2 Multiplexação 1. INTRODUÇÃO Multiplexação é o conjunto de técnicas que permite a transmissão simultânea de vários sinais por meio de um único link de dados. À medida que o uso de dados e de telecomunicações aumenta, o mesmo acontece com o tráfego. Podemos resolver esse aumento do tráfego de dados adicionando links individuais sempre que for necessário um novo canal, ou então instalar links com largura de banda maior e utilizá-los para transportar vários sinais simultaneamente. A tecnologia atual disponibiliza meios físicos com ampla largura de banda como: fibra óptica, circuitos de microondas terrestres e via satélite. Cada um deles disponibiliza uma largura de banda bem acima daquela necessária para a transmissão típica de sinais. Se a largura de banda de um link for maior que a necessidade de largura de banda dos dispositivos a ela conectado, a largura de banda não utilizada será desperdiçada. Um sistema eficiente maximiza a utilização de todos os recursos; a largura de banda é um dos recursos mais preciosos que temos em comunicação de dados. Na primeira parte do artigo serão abordados os três tipos de multiplexação (FDM, TDM E WDM) com suas devidas facilidades e utilidade no mundo de hoje e tipos de WDM. Na segunda parte será feita uma introdução da rede HFC onde são utilizados os diversos tipos de multiplexação, detalhando um pouco na transmissão de banda larga, na utilização de cabos coaxiais e no compartilhamento de downstream e upstream e na terceira parte será detalhada a multiplexação WDM, a utilização de fibras ópticas e HubAtivo para amplificação de divisão de canais por comprimentos de ondas em redes HFC. E por último faremos uma análise da comparação das vantagens e desvantagens dos três, além de apresentarmos nossa conclusão sobre a evolução do uso da multiplexação. A metodologia utilizada neste artigo se dará por meio de uma pesquisa bibliográfica e descritiva, com o propósito de alcançar a problematização do avanço tecnológico, fazendo com que entendêssemos sua origem e seu destino. Para isso, se compreende a necessidade do desenvolvimento de tais tecnologias como única forma de atender a exigência e necessidade da sociedade mundial, onde a população é crescente constantemente e não seria capaz atende-la sem tais desenvolvimentos. De acordo com Gil (2008), as pesquisas descritivas possuem como objetivo a descrição das características de uma população, fenômeno ou de uma experiência. Por exemplo, quais as características de um determinado grupo em relação a sexo, faixa etária, renda familiar, nível de escolaridade etc. Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • Mario da Costa Dias Silva 2. 3 TIPOS DE MULTIPLEXAÇÃO Existem praticamente três tipos de multiplexação, que são multiplexação por divisão de freqüência, multiplexação por divisão de tempo e multiplexação por divisão de comprimento de onda. 2.1. MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE FREQUENCIA. Na multiplexação por divisão de freqüências é designada um faixa de freqüência para cada canal. O sinal deve ser deslocado em freqüência para sua posição antes de ser realizada a multiplexação dos canais. O deslocamento do canal até uma posição especifica do espectro de freqüência é feita através de um processo de modulação. Este processo deve ser feito de tal forma que o sinal modulado não interfira em outros canais a serem multiplexados. O FDM (multiplexação de por divisão de freqüência do inglês Frequency Division Multiplexing) é uma técnica analógica que pode ser utilizada quando a largura de banda de um link (em Hertz) for maior que a largura de banda combinada do conjunto de sinais a serem transmitido. No FDM, os sinais gerados por dispositivo emissor vão modular freqüência de portadoras diferentes. Esses sinais modulados são então combinados em um único sinal composto que pode ser transporta pelo link. As freqüências de portadora são separadas de uma largura de banda suficiente para acomodar o sinal modulado. Esses intervalos de largura de banda são os canais através dos quais os diversos sinais trafegam. Os canais podem ser separados por faixas de largura de banda não utilizadas – bandas de proteção – para impedir que os sinais se sobreponham (Forouzan, 2008, p.162). Considerando o FDM como uma técnica de multiplexação analógica: entretanto, isso não significa que o FDM não possa ser utilizado para combinar fontes emissoras de sinais digitais. Um sinal digital pode ser convertido em sinal analógico antes de FDM ser empregado para multiplexá-lo (Forouzan, 2008, p.163). Na figura 1 a seguir teremos uma visão conceitual do FDM. Onde, o meio físico de transmissão é divido e três partes, e cada um representando um canal que transporta uma transmissão. Linhas de Entrada M U X Canal 1 Canal 2 Canal 3 D E M U X Linhas de Saída Figura 1 – Multiplexação por divisão de freqüência Conforme Medeiros (2007, p. 238) explica, “(...) 12 linhas telefônicas convergem a um ponto concentrador para que seja feita a transmissão simultânea em 12 canais de voz do sistema, para um ponto distante, através de um enlace rádio em visibilidade, com uma única onda portadora.” Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • 4 Multiplexação As 12 linhas ou canais são ligados à entrada do MUX e os sinais de entrada precisam passar, inicialmente, por filtros do tipo passa-baixas PB ou passa-faixa PF, para garantir que as freqüências do canal estejam dentro da faixa de voz: 0 a 4 KHz. Em seguida, cada um dos 12 sinais modula em SSB uma subportadora e para este fim existe um circuito gerador de subportadoras de diferentes freqüências. A denominação subportadoras é dada por não ser ela a portadora final do sistema. Após o modulador de SSB segue-se a filtragem para obtenção da banda lateral do canal modulador em SSB (Medeiros, 2007, p. 238). “Um pacote com 12 canais de voz é obtido à saída do bloco MUX, a banda base dos canais multiplexados ocupa 12 X 4 KHz. Se modular uma onda portadora, em FM, a transmissão ocupará uma banda B bem maior no espectro de freqüências” (MEDEIROS, 2007, p. 239). Uma aplicação muito comum do FDM é a transmissão de rádio AM e FM. O rádio usa o ar como meio de transmissão. Uma faixa especial de freqüências de 530 a 1.700 KHz é reservada para rádios AM. Todas as estações de rádio precisam compartilhar essa faixa. Conforme discutido no capítulo 5, cada estação AM precisa de 10 KHz de largura de banda. Cada estação usa uma estação de portadora diferente, o que significa que ela está deslocando seu sinal e multiplexando. O sinal que vai pelo ar é uma combinação de sinais. Um receptor recebe todos esses sinais, mas filtra (por sintonia) apenas aquele desejado. Sem multiplexação apenas uma estação AM poderia transmitir por meio do link comum, o ar. No entanto, precisamos estar cientes de que na sintonia manual, a multiplexação de demultiplexação é física. Conforme veremos no capítulo 12, em comunicação de dados, a multiplexação é implementada na camada de enlace de dados (Forouzan, 2008, p.167). A primeira geração de telefones celulares (ainda em operação) também usa FDM. Para cada usuário, são alocados dois canais de 30 KHz, um para envio de voz e outro para recepção. O sinal de voz, com largura de banda de 3 KHz (de 300 a 3.330 KHz), é modulado usando-se FM. Lembre-se de que o sinal FM tem uma largura de banda 10 vezes maior que a do sinal modulador, o que significa que cada canal tem 30 KHz (10X3) de largura de banda. Portanto, cada usuário recebe da estação-base, uma largura de banda de 60 KHz em um intervalo de freqüências disponível no momento da chamada (Forouzan, 2008, p.167). DEMULTIPLEXAÇÃO ANALÓGICA O processo de demultiplexação é o inverso daquele efetuado por ocasião da multiplexação FDM e consiste em recuperar cada um dos canais de voz que chegam multiplexados. Após a recepção, a onda modulada é demodulada e entregue ao DEMUX. A demultiplexação de processa conforme a figura 1 (Medeiros, 2007, p.240). Multiplexação por Divisão de Freqüência se assemelha ao TDM, o FDM é uma tecnologia que transmite múltiplos sinais simultaneamente sobre um único caminho de transmissão. Porém, esta técnica funciona através de modulação, que permitem o deslocamento de um sinal no espectro de freqüência. Para compreender o FDM, considerando o exemplo da figura 1. Estão representados dois sinais de voz através de seus espectros. Um dos sinais foi modulado e, por isso, encontra-se deslocado para outra faixa de freqüência. Após a modulação, os sinais são passados por filtros de forma a impedir conflitos caso existam componentes destes sinais em outras freqüências diferentes da faixa para eles reservada, permitindo que esses sinais trafeguem simultaneamente pelo mesmo meio físico. Os filtros utilizados nesta operação são filtros passa-faixa, filtros que só permitem a transmissão de sinais que se encontram dentro de uma faixa de frequências. (TELECO, 2012) Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • Mario da Costa Dias Silva 5 MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO Na multiplexação por divisão de tempo os canais e suas amostras distribuídas periodicamente no tempo através de um dos processos e modulados por impulsos. Desta forma os pulsos em uma linha multiplex correspondem a intercalação dos pulsos de vários canais. A criação do sinal é feita através da amostragem sincronizada de diversos canais. Sendo que os pulsos de cada canal são deslocados no tempo em relação aos outros. TDM (multiplexação por divisão de Tempo, do Inglês, Time Division Multiplexing) é um processo digital que permite que várias conexões compartilhem um link de maior largura de banda. Em vez de compartilhar parte da largura de banda, como acontece no FDM, o que é compartilhado aqui é o tempo. Cada conexão ocupa uma fração de tempo no link. A figura 2 dá uma visão conceitual do TDM. Note que um único link é usado, assim como no FDM; nesse caso, entretanto, os canais de entrada compartilham o tempo de transmissão no link em vez da frequência. Na figura 2, porções dos sinais 1, 2, 3 e 4 ocupam o link sequencialmente (Forouzan, 2008, p.169). 1 1 Fluxo de Dados 2 3 M U X 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 4 2 1 D E M U X 2 3 4 Figura 2 – Multiplexação do Divisão de Tempo Algumas companhias telefônicas celulares de segunda geração usam TDM síncrono. Por exemplo, a versão digital da telefonia celular divide a largura de banda disponível em faixas de 30 KHz Para cada faixa, o TDM é utilizado de modo que seis usuários possam compartilhar uma mesma banda, Isso significa que cada faixa de 30 KHz agora é formada por seis time-slots e os sinais de voz digitalizados são inseridos nesses slots. Usando TDM, o número de usuários de telefone em cada área agora é seis vezes maior (Forouzan, 2008, p.179). Também precisamos nos recordar de que o TDM é, em principio, uma técnica de multiplexação digital. Dados digitais de diferentes fontes são combinados em um único link compartilhado no tempo. Mas, isso não significa que as fontes analógicas não possam ser utilizadas; os dados analógicos podem ser amostrados, convertidos em dados digitais e então multiplexados usando-se o TDM (Forouzan, 2008, p.169). Na figura 3, Inicialmente filtros passa-baixas ou passa-faixa, em cada um dos canais, limitam a banda passante, Segue-se a amostragem dos sinais, canal por canal, pela ação do comutador, representado por uma chave rotativa em contato com as saídas dos canais. Na prática, o comutador é um circuito eletrônico (Medeiros, 2007, p. 241). Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • 6 Multiplexação Entradas Transmissão - MUX Canal 1 Filtro PB 1 Comutador Canal 2 etc. Canal 3 Filtro PB 2 Conversor A/D 8 biti ... Canal de comunicação n Filtro PB Figura 3 - Sistema de multiplexação digital. De acordo com Medeiros na figura 4 (2007, p. 242), “(...) O processo de DEMUX é inverso ao da transmissão. O comutador da recepção precisa estar sempre em sincronismo com o comutador da transmissão para manter a correspondência entre os canais. Os 8 canais por amostra, de cada canal, seqüencialmente, são entregues ao conversor D/A para a restauração das amostras. O comutador entrega amostra por amostra a cada um dos filtros onde o sinal analógico é refeito e os sinais recuperados estão disponíveis nas saídas dos filtros. Saidas Recepção - DEMUX 1 Filtro PB Canal 1 Filtro PB Canal 2 Comutador 2 Canal de comunicação Conversor A/D 8 biti ... n Filtro PB Etc. Canal “n” Figura 4 - Sistema de demultiplexação digital. Suponha um sistema mais complexo, no qual se deseja multiplexar um número n de canais de banda B, simultaneamente, com outro de maior banda passante B’. A operação pode ocorrer quando o valor de B’ for igual ou um múltiplo inteiro do produto n B. Exemplo: seja um MUX de dez canais com B=5 KHz e um canal exclusivo com B’-50 KHz de B’ equivalem aos 10x5 KHz (canais de menor banda passante eletrônico. (Medeiros, 2007, p. 243) Multiplexação por Divisão de Tempo utiliza-se do conceito de alocação de “espaços de tempo”, chamados time-slots, para os sinais previamente amostrados. Para compreender como são alocados estes time-slots e o funcionamento do TDM, será utilizada uma analogia com um PCM de 30 canais e uma chave seletora rotativa conforme a figura 5, onde na periferia desta chave, existem 32 posições correspondentes aos canais do PCM. A chave gira no sentido horário e demora em cada canal um intervalo de tempo e cada vez que a chave passa por um canal ela retira uma amostra da amplitude do seu sinal naquele instante. O tempo em que a chave comuta cada canal denomina-se time-slot. A velocidade de 8000 revoluções por segundo, que é a freqüência de amostragem, pois de cada canal serão retiradas 8000 amostras por segundo. A volta completa da chave toma Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • Mario da Costa Dias Silva 7 então 1/8000 do segundo que equivale a 125 µs e chama-se quadro. Como cada ponto da chave corresponde a um time-slots, analogamente um quadro conterá 32 time-slots, cada um com duração de 125 µs/32. Assim, a chave abre um "espaço de tempo" ou time-slots para amostragem do canal durante 125 µs/32 = 3,9 µs. (TELECO, 2012) Figura 5 – Contador de Slot MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE COMPRIMENTO DE ONDAS WDM (multiplexação por divisão de comprimento de onda do Inglês Wave Division Multiplexing) foi desenvolvido para permitir a utilização da alta capacidade de transmissão de dados dos cabos de fibra óptica. A taxa de transmissão de dados de um cabo de fibra óptica é muito maior que a taxa de transmissão de cabos metálicos. Usar um cabo de fibra óptica para uma única linha desperdiça largura de banda. A multiplexação permite que combinemos várias linhas de diversos usuários em um único circuito (Forouzan, 2008, p.167). O WDM é conceitualmente igual ao FDM, exceto pelo fato de a multiplexação e demultiplexação envolvem sinais ópticos transmitidos através de canais de fibra óptica. A idéia é a mesma: combinar vários sinais de diversas freqüências. A diferença é que as freqüências são muito altas (Forouzan, 2008, p.168). Embora a tecnologia WDM seja muito complexa, a idéia básica é muito simples. Queremos combinar várias fontes de luz em uma única fonte luminosa no multiplexador e fazer o inverso no demultiplexador. A combinação e a divisão de fontes luminosas são facilmente tratadas por um prisma. Recordando conceitos da física, um prisma desvia um feixe de luz baseado no ângulo de incidência e na freqüência. Usando essa técnica, um multiplexador pode ser construído para combinar vários feixes de luz de entrada, cada um nos quais contendo uma faixa estreita de freqüência, em um único feixe de saída com uma faixa de freqüências mais ampla. Podemos, também, construir um demultiplexador para fazer o processo inverso. Veja na figura 6 o uso do prisma para multiplexação e demultiplexação por divisão de comprimento de onda (Forouzan, 2008, p.168). λ λ λ λ WDM WDM λ 1 ₊ λ2 ₊ λ 3 λ λ Figura 6 – Multiplexação por divisão de comprimento de onda Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • 8 Multiplexação Um novo método, denominado WDM denso, é capaz de multiplexar um número muito grande de canais, espaçando-os muito próximos entre si. Dessa forma, obtém-se uma eficiência ainda maior onda (Forouzan, 2008, p.168). 2.2. TIPOS DE WDM Existem diversos tipos de WDM, sendo que sua classificação é dada basicamente pela distância entre cada um dos comprimentos de onda multiplexados. Os dois tipos principais de WDM são o CWDM (Course Wavelength-Division Multiplexing), e o DWDM ( Dense Wavelength-Division Multiplexing ), mas não há uma separação muito clara entre eles, pois tais determinações (denso ou esparso) são qualitativas, e o que pode ser considerado como denso por alguns pode ser esparso para outros. O CWDM é basicamente o WDM com uma distância grande entre os comprimentos de onda multiplexados, sendo geralmente utilizado nas fibras multi. Embora esse método de multiplexação não aproveite toda a capacidade da fibra, ele já multiplica a capacidade de uma fibra sem multiplexação e permite a utilização da fibra bidirecionalmente. Possui espaçamento da ordem de 20 nm e pode ter de 4 a 16 canais. Suas taxas de transmissão são geralmente mais baixas que as do DWDM (podem ir de 34Mbit/s até 2,5Gbit/s). O DWDM, por sua vez, é o WDM com canais de tamanho aproximadamente igual a 1 nm. (GTA, 2012) Os comprimentos de onda devem estar contidos em tais canais, como forma de não ocorrer interferência de diferentes comprimentos de onda. O tamanho do canal depende de muitos fatores, como do tamanho do sinal modulado pelo emissor e de sua estabilidade. Pode ter de 16 a 128 canais, com taxas de transmissão que vão de 155Mbit/s a 10Gbit/s. (TELECO, 2012) O CWDM (Coarse WDM ou WDM Esparso) é uma tecnologia WDM de baixa densidade e seu princípio de funcionamento é o mesmo do WDM. Nesta técnica, a informação é agrupada em até 16 canais entre os comprimentos de onda de 1310 nm e 1610 nm, onde a distância entre os canais é de 20 nm (3000 GHz). Esse sistema exige menos controle do comprimento de onda e possui elevada qualidade de serviço. Além disso, essa tecnologia utiliza lasers como transmissores e é desnecessária a presença de amplificadores ópticos. Isso faz com que seja preferível o uso do CWDM em redes metro, devido a seu custo acessível. Outra característica dos sistemas CWDM é que estes possuem flexibilidade suficiente para serem empregados em conexões ponto-a-ponto. Também suportam tráfego Ethernet e interconexão de SANs (Storage Area Networks). A taxa de transmissão suportada é de 1.25 Gb/s, cobrindo distâncias de até 40 km. Além Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • Mario da Costa Dias Silva 9 disso, oferece suporte para taxas de 2.5 Gb/s, cobrindo distâncias de até 80 km. (GTA, 2012) O DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing - multiplexação densa por divisão por comprimento de onda) é uma tecnologia WDM. Segundo a ITU (Internacional Telecommunications Union), os sistemas DWDM por combinar até 64 canais em uma única fibra. No entanto, podemos encontrar, na prática, Sistemas DWDM que podem multiplexar até 128 comprimentos de onda. Além disso, foram realizados alguns testes que provaram ser possível a multiplexação de até 206 canais. Os espaçamentos entre os canais podem ser de 200 GHz (1.6 nm), 100 GHz (0,8 nm), 50 GHz (0,4 nm), podendo chegar até 25 GHz (0,2 nm). Os sistemas DWDM utilizam comprimentos de onda entre aproximadamente 1500 nm e 1600 nm e apresentam alta capacidade de transmissão por canal, 10 Gbps, podendo alcançar 1 Tbps na transmissão de dados sobre uma fibra óptica. Um sistema DWDM é capaz de multiplexar 40 comprimentos de onda 10 Gb/s por canal, possui uma banda total de 400 Gb/s, o que suficiente para transportar em uma única fibra o conteúdo equivalente a mais que 1100 volumes de um enciclopédia em 1s. Sistemas DWDM com 40 Gb/s por comprimento de onda já são realizáveis, e a tendência é aumentar continuamente tanto na densidade de canais multiplexados quanto a taxa de bits por canal. O DWDM é a chave tecnológica para a integração das redes de dados, voz e imagem de altíssima capacidade. Além de ampliar exponencialmente a capacidade disponível de fibra, o DWDM possui a vantagem de não necessitar de equipamentos finais para ser implementados. E ainda, esta técnica de multiplexação obedece ao padrão de fibra G.652 (monomodo) que é utilizado na maioria dos backbones de fibra óptica. Atualmente, o DWDM é utilizado principalmente em ligações ponto-a-ponto. Nesta tecnologia, é possível que cada sinal transmitido esteja em taxa ou formato diferente. Desta forma, a capacidade de transmissão de sistemas DWDM pode ser ampliada consideravelmente e de maneira relativamente fácil. E ainda é capaz de manter o mesmo grau de desempenho, confiabilidade e robustez do sistema. (GTA, 2012) Nas redes ópticas emprega-se a utilização de um link DWDM ponto-a-ponto. Neste sistema, emissores de luz lançam feixes de luz na entrada do multiplexador óptico. Este Mux irá combinar os diferentes comprimentos de onda em um único caminho, sendo então acoplados em uma fibra monomodo. No final do link, os canais ópticos são separados pelo demultiplexador óptico e levados para os diferentes receptores. Para links de transmissão que possuem longas distâncias, é preciso que os sinais sejam amplificados. Para isso, utiliza-se um amplificador óptico representado na figura 7. (GTA, 2012) Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • 10 Multiplexação Figura 7 – DWDM com amplificador entre multiplexador e demultiplexador Num sistema DWDM, geralmente utiliza-se fibras monomodo (SMF - Single Mode Fiber). A construção desse tipo de fibra é realizada de tal forma que apenas o modo fundamental de distribuição eletromagnética é guiado. Assim, evitam-se os diversos caminhos de propagação da luz no interior do núcleo e, conseqüentemente, a dispersão do impulso luminoso é reduzida. Para isso, o diâmetro do núcleo da fibra deve ser poucas vezes maior que o comprimento de onda da luz utilizada para a transmissão. Normalmente, encontramos as seguintes dimensões: 2 a 10 micrômetros para o núcleo e 80 a 125 micrômetros para a casca. Os materiais mais utilizados para a fabricação desta fibra são sílica e sílica dopada. (GTA, 2012) A figura 8 apresenta um gráfico indicando a variação da atenuação do sinal na fibra, quando variamos o comprimento de onda, para o padrão de fibra monomodo G.652. Analisando esse gráfico, vemos que podemos utilizar uma faixa de comprimentos de onda entre 1280nm e 1650nm. O limite inferior dessa faixa de comprimento de onda assume esse valor devido ao diâmetro do núcleo da fibra monomodo. Já o limite superior dessa faixa é explicado pelo fato de que, para um valor acima deste limite, a atenuação aumenta rapidamente. (TELECO, 2012) Figura 8 – Gráfico de atenuação x comprimento de onda para padrões G652C Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • Mario da Costa Dias Silva 11 2.3. BANDA ÓPTICA Bandas de freqüência ópticas mais utilizadas em sistemas CWDM são:  O - Band (Original Band) - vai de 1260 nm a 1360 nm;  E - Band (Extended Band) - está na faixa de 1360 nm a 1460 nm;  C - Band (Conventional Band) - vai de 1530 nm a 1570 nm. Bandas de freqüência ópticas mais utilizadas em sistemas DWDM são:   C - Band (Conventional Band) - vai de 1530 nm a 1570 nm;  3. S - Band (Short Band) - vai de 1450 nm a 1500 nm; L - Band (Long Band) - está na faixa de 1570 nm a 1625 nm. REDES HFC A segunda geração das redes de TV a cabo é denominada redes HFC (Hybrid FyberCoaxial). Elas utilizam uma combinação de Fibra Óptica e cabo Coaxial. O meio de transmissão usado na comunicação entre a central de TV a cabo e o receptor é denominado Nó Óptico, é a fibra óptica; do nó óptico para a vizinhança e dentro do assinante ainda é utilizado o cabo coaxial. A figura 9 mostra o diagrama esquemático de uma rede HFC. (Forouzan, 2008, p.257) Figura 9 – Estrutura de transmissão e recepção de uma rede HFC As empresas de TV a cabo atualmente com as companhias telefônicas no fornecimento de acesso de alta velocidade à internet para clientes residenciais. A tecnologia DSL (Digital Subscriber Line) possibilita conexão de alta velocidade para assinantes residenciais através de linha telefônica convencional do assinante. Entretanto, a tecnologia DSL utiliza os cabos de par trançado não blindados existentes, que são muito suscetíveis a interferências. Isso impõe ao DSL um limite máximo na taxa de dados. Uma solução alternativa para usuários residenciais é a utilização da rede de TV a cabo. Nesta seção, discutimos brevemente essa tecnologia. (Forouzan, 2008, p.168) Mesmo em um sistema HFC, a última parte da rede, do nó óptico às instalações dos assinantes, ainda utiliza cabo coaxial. Esse cabo coaxial tem uma largura de banda que varia de 5 MHz a 750 MHz (aproximadamente) Para fornecer acesso à Internet, as empresas de TV a cabo dividiram a largura de banda disponível em três faixas: vídeo, dados na direção de dowstream e dados na direção de upstream, como mostra ilustrado na figura 10. (Forouzan, 2008, p.258) Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • 12 Multiplexação Freqüência, MHz 5 42 54 550 750 Figura 10 – Espectro de freqüência e divisão da banda passante de uma rede HFC Segundo Morais (2006, p. 5) “o desenvolvimento das fibras ópticas monomodo, com baixo nível de atenuação (0,35dB/km em 1310nm e 0,25dB/km em 1550nm), possibilitou novas arquiteturas de projetos das redes de CATV. As redes utilizavam a arquitetura Treeand-Branch (árvore e ramificação) e passaram a utilizar a topologia híbrida fibra coaxial HFC. Essa nova arquitetura permite a transmissão dos sinais com melhor qualidade. Assim sendo, com os desenvolvimentos tecnológicos dos equipamentos e dispositivos, a rede tornou-se capaz de transmitir sinais analógicos e digitais em ambos os sentidos da rede. O sentido do assinante para a central de distribuição (HeadendCabeçal), também denominado caminho reverso e ou retorno, possibilita o transporte de sinais sobre a mesma plataforma de cabos já existente. Sendo assim, outros serviços podem integrar-se à rede já instalada, como por exemplo, telefonia, transmissão dedados, televisão interativa, etc. Os serviços de televisão a cabo e multimídia proporcionam às operadoras de televisão por assinatura a possibilidade de fornecer a seus clientes serviços como: Vídeo-sob-Demanda (Video-on-Demand), Programação de eventos e jogos pagos (Pay-per-View), Serviços Bancários em Casa (Home Banking), Compras em Casa (Home Shopping), acesso em alta velocidade à Internet e Telefonia”. Compartilhamento na Direção de Upstream A largura de banda para upstream é de 37 MHz. Isso significa que apenas seis canais de 6 MHz podem ser usados para upstream. Cada assinante deve utilizar em desses canais para a transmissão de seus dados. A questão é “Como seis canais podem ser compartilhados em uma área de 1.000, 2.000 ou até 100.000 assinantes?” A solução é a utilização da tecnologia de multiplexação. A largura de banda é dividida em canais FDM; esses canais são compartilhados entre os assinantes de uma mesma região. A companhia de cabo aloca um canal, estática ou dinamicamente, para um grupo de assinantes. Se um assinante quiser enviar dados, ele disputará o acesso ao canal com outros assinantes que querem fazer o mesmo; o assinante tem, então, de aguardar até que o canal esteja disponível. (Forouzan, 2008, p.259). De acordo com Morais (2006, p. 14) é “importante ressaltar que a banda de descida poderá ser compartilhada com todos os usuários da rede, isso dependerá da arquitetura adotada na implantação dos combinadores e divisores de RF no cabeçal. Esses dispositivos possuem a função de combinar e dividir os sinais digitais que serão transportados até a entrada dos transmissores ópticos”. Compartilhamento na Direção de Downstream Temos uma situação semelhante no downstream. A largura de banda para downstream suporta máximo de 33 canais de 6 MHz. Um provedor de internet via cabo tem mais de 33 assinantes; consequentemente, cada canal deve ser compartilhado por um grupo de assinantes. Nesse caso, temos uma situação de multicasting. Se existirem dados para qualquer um dos assinantes do grupo, esses dados são enviados pelo canal a cada um dos assinantes do grupo. Mas como cada assinante também tem um endereço registrado junto ao provedor, o cable modem compara o endereço transportado nos dados com o endereço designado pelo provedor. Se o endereço coincidir, os dados serão preservados; caso contrário, serão descartados. (Forouzan, 2008, p.259) Segundo Morais (2006, p. 14) “A banda de retorno, também conhecida como Canal Reverso, é destinada ao transporte dos sinais digitais dos assinantes até o cabeçal. A partir de sua implantação foi possível disponibilizar serviços interativos de acesso em alta velocidade à Internet, telefonia e televisão interativas, através da rede coaxial”. Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • Mario da Costa Dias Silva 4. 13 MULTIPLEXAÇÃO DWDM (HUB-ATIVO EM REDES HFC) O Hub-Ativo é utilizado em projeto de rede banda larga de redes HFC com uso da tecnologia DWDM e pode agrupar um sinal Broadcast (Sinal de TV) em 1563nm (canal 18), com até 32 sinais, Narrowcast (Sinal de Downstrean), multiplexados entre 1536nm a 1561nm (Canais 20 a 51), espaçados em 100 GHz cada. Utilizando a capacidade total do Hub-Ativo, transportamos todos os sinais utilizando-se apenas três fibras ópticas, e se necessário redundância, utilizamos mais 3 fibras ópticas, totalizando 6 fibras ópticas para atender até 32 nodes (Receptores Ópticos) com redundância entre o Headend (Transmissão) e o Hub-Ativo, ou seja, serão utilizadas 3 fibras ópticas em duas rotas diferentes, e caso haja um rompimento de cabo óptico em uma das rotas, será assumida automaticamente pela segunda rota óptica. As distâncias entre Headend e Hub-Ativo, e entre Hub-Ativo e Nodes, podem variar de acordo com o projeto e a topologia, levando em conta fatos como a capacidade do EDFA (Fibras Amplificadoras Dopadas com Érbio), de transmissão do Hub-Ativo, quantidade de Nodes, etc. 4.1. HUB-ATIVO O equipamento apresentado na figura 11 é bastante robusto e resistente a qualquer tipo de ambiente e foi projetado para ser instalado em redes tantos aéreas como em redes subterrâneas, estando exposto a chuvas e longos períodos de sol. Sua alimentação elétrica é feita por fontes externas ligadas às redes das companhias energéticas que possui tensão de saída entre 60Vac e 90Vac (Tensão Alternada), podendo chegar a uma tolerância mínima de 45Vac. Todas as peças necessárias para multiplexação, demultiplexação e amplificação, estão dentro deste equipamento. Assim, como as chaves ópticas responsável pelo chaveamento óptico e um transmponder utilizado para acessá-lo seja local ou remotamente via internet e fazer todo e qualquer tipo de ajuste utilizando apenas comandos com códigos. É capaz de multiplexar e demultiplexar em DWDM, 32 comprimentos de ondas como mostra na Tabela 1 e no diagrama da figura 12 representado por Node com potência projetada apartir de -1,5 dBm de entrada nos receptores ópticos e com a capacidade de atender até 16.000 assinantes, fornecendo serviços como, telefone, TV e internet que chega nas residências em um só cabo. Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • 14 Multiplexação Figura 11 - Hub-Ativo, equipamento de multiplexação, demultiplexação e amplificação DWDM, de fabricação e comercialização da empresa CISCO Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • Mario da Costa Dias Silva HEADEND GS7000 Optical Hub 15 Cx 2 1x8 NCBC XX~YY TX BC 1563nm (ITU 18) BC EDFA (2 x 17dbm) Opt SW BC EDFA 22dBm Node 01 17dBm 1 x 4 22 2 x 17 10dBm 1 x 8 Node 02 17dBm TX NC ITU 20 TX NC ITU 21 TX NC ITU 22 TX NC ITU 23 TX NC ITU 24 1 x 8 8 x 1 Node 04 D M X D W D M TX NC ITU 25 TX NC ITU 26 1 x 8 M X TX NC ITU 27 M X TX NC ITU 28 TX NC ITU 29 TX NC ITU 30 TX NC ITU 31 TX NC ITU 32 8 x 1 M X TX NC ITU 35 TX NC ITU 36 TX NC ITU 37 TX NC ITU 38 TX NC ITU 39 TX NC ITU 40 8 x 1 4 x 1 B W D M Opt SW XX / YY NC GF EDFA 20dBm B W D M 4 20 1 x 8 1 x 8 M X M X TX NC ITU 44 TX NC ITU 46 TX NC ITU 47 TX NC ITU 48 8 x 1 Node 10 Node 11 Node 13 Node 14 Node 15 Node 16 D W D M Node 17 1 x 8 TX NC ITU 49 TX NC ITU 50 Node 07 Node 12 D M X D W D M TX NC ITU 43 TX NC ITU 45 Node 06 Node 09 1 x 8 TX NC ITU 41 TX NC ITU 42 Node 05 Node 08 D W D M TX NC ITU 33 TX NC ITU 34 Node 03 M X Node 18 TX NC ITU 51 1 x 8 RXR NC ITU 20 RXR NC ITU 21 RXR NC ITU 22 RXR NC ITU 23 RXR NC ITU 24 RXR NC ITU 25 RXR NC ITU 26 8 x 1 Node 19 Node 20 D M X D W D M 1 x 8 D M X M X RXR NC ITU 27 Node 21 Node 22 Node 23 RXR NC ITU 28 RXR NC ITU 29 RXR NC ITU 30 RXR NC ITU 31 RXR NC ITU 32 RXR NC ITU 33 RXR NC ITU 34 8 x 1 D W D M D M X RXR NC ITU 35 RXR NC ITU 36 RXR NC ITU 37 RXR NC ITU 38 RXR NC ITU 39 RXR NC ITU 40 RXR NC ITU 41 RXR NC ITU 42 Node 24 8 x 1 D W D M D M X RXR NC ITU 43 Node 25 1 x 8 4 x 1 B W D M PRISMA II GF EDFA 17 PRISMA II Opto SW XX / YY B W D M 4 1 x 8 Node 26 Node 27 Node 28 D M X 1 x 8 M X Node 29 Node 30 Node 31 RXR NC ITU 44 RXR NC ITU 45 RXR NC ITU 46 RXR NC ITU 47 RXR NC ITU 48 RXR NC ITU 49 RXR NC ITU 50 8 x 1 Node 32 D W D M D M X RXR NC ITU 51 Figura 12 – Diagrama do Hub-Ativo detalhando transmissão, amplificação e recepção. Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • 16 Multiplexação Tabela 1 - 32 Comprimentos de Onda multiplexados em DWDM para Hub-Ativo Canal Comp. Onda Canal Comp. Onda Canal Comp. Onda Canal Comp. Onda 20 1561.42 nm 28 1554.94 nm 36 1548.51 nm 44 1542.14 nm 21 1560.61 nm 29 1554.13 nm 37 1547.72 nm 45 1541.35 nm 22 1559.79 nm 30 1553.33 nm 38 1546.92 nm 46 1540.56 nm 23 1558.98 nm 31 1552.52 nm 39 1546.12 nm 47 1539.77 nm 24 1558.17 nm 32 1551.72 nm 40 1545.32 nm 48 1538.98 nm 25 1557.36 nm 33 1550.92 nm 41 1544.53 nm 49 1538.19 nm 26 1556.55 nm 34 1550.12 nm 42 1543.73 nm 50 1537.40 nm 27 1555.75 nm 35 1549.32 nm 43 1542.94 nm 51 1536.61 nm Premissas do projeto óptico DWDM para Hub-Ativo em Redes HFC. 1. Atenuação da fibra óptica por Km: 0,25 dB em DWDM e 0,35 dB em 1310 nm. 2. Atenuação para conectores ópticos SC/APC: 0,25 dB (Conector + base). 3. Perda de passivos ópticos inclui atenuação dos conectores de entrada e saída. 4. Potência óptica composta = Potência de 1 lambda + 10 x LOG (Qte Lambdas). 5. Máximo nível óptico a ser transmitido na fibra: 17 dBm (do TX BC) 6. Nível de entrada do nó óptico = -1 dBm para BC e -7dBm para NC ( Equivale a 0dBm). 4.2. PROJETO BROADCAST A potência de saída do transmissor de Broadcast canal ITU 18 (ITU - União Internacional de Telecomunicações) representado na figura 13 é de 10 dBm, amplificando logo em seguida em um EDFA com duas saídas de 17 dBm e percorrendo a rota projetada que normalmente é em média de 40 km. Headend TX BC 1563nm (ITU 18) HUB Óptica BC EDFA (2 x 17dbm) Opt SW Cx 2 1x8 NCBC XX~YY BC EDFA 22dBm 17dBm 22 2 x 17 10dBm 17dBm 1 x 4 1 x 8 Rota #1 Rota #2 Figura 13 – Projeto de Broadcast, ou seja, potência de sinal de TV A transmissão segue em duas rotas distintas sendo uma principal e outra redundante até o Hub-Ativo, o que é considerado rota #1 perdendo 10 dBm e mais 2 dBm no Optical Switch (Chaveador óptico), entrando mais ou menos 5 dBm no EDFA como Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • Mario da Costa Dias Silva 17 mostra na figura 14, que novamente é amplificado gerando 22 dBm que em seguida é conectada por um jumper óptico de 0,5m a um divisor 1x4 que perde 7,6 dB e ao modulo NCBC perdendo 12 dB onde se juntará com a potência de Nerrowcast de direto como mostra no diagrama da figura 12 e distribuído por um cabo de conector óptico MPO (Multi-fiber Puch On) para os receptores ópticos que está em média de 13 km do HubAtivo e percorrendo o que chamamos de rota #2, chegando com uma potência estimada em 0 dBm. Figura 14 – Imagem colhida do Hub-Ativo em manobra no dia 16 de Junho de 2012 (Elaborado pelo autor) A imagem da Figura 14 foi colhida em uma manobra na madrugada do dia 16 de Junho de 2012 em de São Sebastião cidade satélite de Brasília através da leitura do Transponder, equipamento utilizado para acessar as configurações do Hub-Ativo. Como mostra na figura 14, o equipamento possui 11 slot onde são conectadas as duas fontes de alimentação nos primeiros slot sendo uma principal e outra servindo de redundância. Os demais slot servem para instalar os EDFA, Optical Switch e Transponder, onde recebem as potências e executa toda configuração. No slot 4, foi instalado o EDFA que recebe a potência de Broadcast, que com uma rota óptica de 39,6 km, recebeu um nível de 6,1 dBm , identificado na figura 14 como Input Power. Como o ganho do EDFA de Broadcast recebeu um status de Constant Power, ou seja, independente no nível da potência que entrar no EDFA, o nível de saída será sempre igual ao que foi setado (representado na figura como Set Optical Output Power -> 20.0 = dBm),o nível de saída é de 20 dBm, isto é, de acordo com a figura 13, esta potência será divida em uma divisor óptico 1x4 com perda de 7,6 dBm representado pela Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • 18 Multiplexação figura 15 e em seguida conectada a um demultiplexador 1x8 representado pela figura 16, onde será misturada com a potência de Narrowcast e possui um perda óptica de 12 dBm, e só apartir daí será transmitida aos receptores ópticos. Como na região de São Sebastião o receptor óptico mais distante está em média de 5 km, a pior situação em relação ao nível da potência será de -0,85 dBm, o que é considerado um nível excelente. Figura 15 – BWDM4 Figura 16 – NCBC – CANAIS 44-51 4.3. PROJETO NARROWCAST DIRETO O Narrowcast de direto é responsável por toda transmissão de dados que chega à casa do usuário em forma de download, ou seja, é necessário um transmissor específico direcionado para cada receptor óptico com seu devido canal e comprimento de onda como mostra na tabela 1 e na figura 17, onde todos são multiplexados em grupo de 8 canais e depois acoplados em um passivo chamado BWDM (Band Wave Division Multiplexer), sendo que cada grupo de 8 canais ou comprimento de onda é conectado em sua porta especifica, que neste momento tem sua potência acoplada com a potência de Broadcast e a partir daí passar ser transmitida em apenas uma fibra óptica até o receptor, que ao identificar esta potência faz se uma ligação lógica com o transmissor de retorno que possui o mesmo comprimento de onda e assim retornando a comunicação com a central de transmissão (Headend), finalizando o processo de download e upload em um sistema de rede HFC, sabendo-se que o Broadcast está responsável principalmente pelo sinal de televisão que chega em comum para todos os clientes envolvido neste grupo de transmissão. Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • Mario da Costa Dias Silva 19 Headend TX NC ITU 20 8 x 1 HUB Óptica M X TX NC ITU 27 TX NC ITU 28 Cx 2 1x8 NCBC XX~YY 8 x 1 M X TX NC ITU 35 TX NC ITU 36 8 x 1 4 x 1 B W D M Opt SW 50 / 50 TX NC ITU 44 20 B W D M 4 1 x 8 D M X M X TX NC ITU 43 NC GF EDFA 20dBm 8 x 1 M X TX NC ITU 51 Figura 17 – Projeto de Narrowcast de Direto O nível ideal da potência de Narrowcast, obedecendo a distância do Hub-Ativo até o receptor óptico deve ser na ordem -7 dBm, isto é, como requer um nível inferior ao de Broadcast, este deve ser ajustado no EDFA (Como mostra na figura 18) para que não haja uma saturação e elevação do nível de RX (Recepção de download). Tudo que é representado na figura 12 como GS7000 Optical Hub, esta dentro do Hub-Ativo, cujo equipamento é mostrado na figura 11, onde depois de amplificado e dividido, as potências de Broadcast, Nerrowcast de Direto e Retorno são conectado ao NCBC (Nerrowcast Broadcast) na Figura 16, enviando apenas duas fibras ópticas aos receptores ópticos depois de serem distribuídos através de um cabo óptico Ribon e de conectores MPO. Cada NCBC possuem uma entrada de comprimentos de onda ordenada em grupos de 8, que depois de amplificados os 32 comprimentos, são pré-divididos em um passivo chamado de BWDM4 como mostra a figura 15, ou seja, na ordem dos seguintes canais mostrado na Tabela 1, onde contém uma entrada em comum e os seguintes grupos de canais: 20-27, 28-35, 36-43, 44-51. Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • 20 Multiplexação Figura 18 – Imagem colhida do Hub-Ativo em manobra no dia 16 de Junho de 2012, referente à potência de Narrowcast de direto (Elaborado pelo autor). A imagem acima (Figura 18) mostra a configuração do equipamento para os níveis de potência para Nerrowcast, onde o EDFA foi instalado no slot 9 e possui uma amplificação diferente ao nível de Broadcast, que apesar de mostrar à esquerda da figura que o amplificador possui um ganho de até 20 dBm, o mesmo foi setado para função Constant Gain, ou seja, desde que entre uma potência positiva, representado na alto da figura como Imput Power = 6.4 dBm, este nível é somado ao ganho que foi setado no campo representado por Gain per Wavelength = 8.0 dBm, que ao final resulta a um nível de saída mostrado na figura 18 como Laser Output Power = 14.4 dBm. O nível de entrada (Imput Power) deste EDFA é a soma de todos os comprimentos de ondas utilizados neste projeto finalizado em um total de 31, veja o nível de transmissão na tabela 2 e 3 e a soma das potências: Tabela 2 - Potência de transmissão e atenuação de passivos e rota direta Potência de saída do TX e Atenuação de Passivos e Rota Direta Potência de saída do TX 20-51 10.0 dBm Utilizado Perda Mux DWDM 8x1 3.2 dB Utilizado Perda Mux BWDM 4x1 2.3 dB Utilizado Perda Divisor 1x2 (50/50) 4.0 dB Não se aplica Perda da Rota Fibra #1 10.0 dB Utilizado Perda Chave Óptica GS7000 2.0 dB Não se aplica  Nível Entrada NC EDFA = Ptx – Atn Mx – Atn BWDM – Atn Rota #1  Nível Entrada NC EDFA = 10 – 3,2 – 2,3 – 10 = -5,5 dBm por lambda Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • Mario da Costa Dias Silva  21 Nível Entrada NC EDFA composto = -5,5 dBm + 10 x LOG (31) = 9,41 dBm composto Como no projeto que foi extraído a figura 18 não foi utilizada uma rota redundante, também não houve a necessidade da utilização do Divisor óptico 1x2 e da Chave Óptica, para que os níveis de RX não ficassem muito altos, foi inserido um atenuador óptico de 3 dB na saída do Mux BWDM ainda no Headend, o que resulta no nível de entrada deste projeto em 6.4 dBm como mostra a figura 18. 4.4. PROJETO NORROWCAST DE REVERSO Para o Narrowcast de Reverso, a potência é gerada em um transmissor que fica dentro do receptor óptico com DWDM chamado XMTR (X MODULE – TRANSMITER), cada um com seu comprimento de onda especifico de 7 dBm e o mínimo de entrada nos receptores é de -17 dBm, porém devido à necessidade de uma boa qualidade o ideal é que este nível esteja em -8 dBm. O fato do EDFA de reverso ficar dentro do Hub-Ativo ou no Headend, é uma questão de custo, pois nas duas posições a utilidade é a mesma, como mostra na figura 12 do diagrama do Hub-Ativo e na figura 19, sabendo-se que ambos são de modelo e formato diferente. Headend RXR NC ITU 20 RXR NC ITU 27 RXR NC ITU 28 RXR NC ITU 35 RXR NC ITU 36 RXR NC ITU 43 RXR NC ITU 44 RXR NC ITU 51 8 x 1 D M X 8 x 1 D M X 8 x 1 D M X HUB Óptica 1 x 4 B W D M PRISMA II GF EDFA 17 PRISMA II Opto SW 50 / 50 B W D M 4 Cx 2 1 x 8 DWDM Rev TX 7dBm M X 8 x 1 D M X Figura 19 – Projeto de Narrowcast de Reverso Outra aplicação importante deste amplificador é no sistema de distribuição de televisão por assinatura via cabo óptico. O número máximo de assinantes depende da potência óptica entregue pelo lazer no lado do transmissor e da sensibilidade do fotodetector. Uma vez que o sinal sofrerá frequentes reduções à medida que vai sendo distribuído, não poderá mais ser empregado quando se aproximar do nível de ruído na rede de distribuição, é possível aumentar a quantidade de pontos de distribuição e o número de assinantes atendidos (Ribeiro, 2009, p. 377). Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • 22 Multiplexação Tabela 3 - Potência de transmissão e atenuação de passivos e rota reversa Potência de saída do TX e Atenuação de Passivos e Rota Reversa Potência de saída do TX 20-51 7.0 dBm Utilizado Perda Rota #2 3.4 dB Utilizado Perda Mux DWDM 8x1 3.0 dB Utilizado Perda Mux BWDM 4x1 2.3 dB Utilizado Perda Divisor 1x2 (50/50) 4.0 dB Não se aplica Perda da Rota Fibra #1 10.0 dB Não se aplica Perda Chave Óptica de Rack 2.0 dB Não se aplica  Nível Entrada EDFA = Ptxnode - Atn Mx - Atn BWDM - Rota #1  Nível Entrada EDFA = 7 - 3,4 - 3 - 2,3 = -11,7 dBm por lambda  Nível Entrada NC EDFA composto = -1,7 dBm + 10 x LOG (31) = 13,21 dBm composto Mostramos na figura 20 detalhes da potência (Nível composto) de Narrowcast e suas configurações de amplificação e potência de entrada e saída do EDFA. O mesmo foi instalado no slot 8 e setado como Constant Power (Já citado na figura 14), e a potência que entra é de 13 dBm conforme cálculos acima e de 19 dBm de saída, ainda pendente a perda da Rota #2. Figura 20 – Imagem colhida do Hub-Ativo em manobra no dia 16 de Junho de 2012, referente a potência de Narrowcast de Reverso (Elaborado pelo autor) Também foram instaladas dentro do Hub-Ativo e aparecem nos slots 1 e 2, as fontes interna do equipamento, podendo estarem configuradas para funcionar em redundância, sendo uma alimentada por fontes externas ligadas em fases diferentes. Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • Mario da Costa Dias Silva 23 CONCLUSÃO No mundo real, a utilização da Multiplexação para o uso de transmissões tornou-se necessário uma vez que essa quantidade aumentou elevando o número de usuário cada vez mais crescente e ainda com a exigência de público maior devido às grandes tecnologias. Este crescimento se deu desde as primeiras transmissões de canais de TV e de faixas de rádios até ao mundo das grandes transmissões de dados. É certo dizer que seria impossível uma transmissão no mundo de hoje, sem uma definição de normas e regulamentações para todos os tipos de serviços, pois tornaria cada vez mais elevado os valores de equipamentos se cada um fosse transmitido de forma separada e por caminhos diferentes. O uso da Multiplexação é exatamente para não ocorrer este congestionamento de transmissão de meios físicos evitando que os caminhos chegassem a um limite Para FDM cada fonte gera um sinal em intervalo de freqüências, que são multiplexados modulando portadoras diferentes, onde os sinais modulados restantes são combinados em um único sinal composto que é transmitido por um link de comunicação em uma largura de banda suficiente até que em seu destino são demultiplexados por uma série de filtros separando o sinal multiplexado e passando por um demodulador que separa de suas portadoras passando para linhas de saída. Já em TDM cada conexão ocupa uma fração de tempo no link onde fontes diferentes são combinadas e compartilhadas no tempo vários canais de baixa taxa de transmissão em um único canal de alta taxa. A multiplexação WDM, usado para combinar sinais ópticos por comprimentos de onda, tem uma utilização maciça nas transmissões de telecomunicações onde pode ter também uma economia e otimização da rede óptica. Nas redes HFC, a multiplexação WDM pode ainda ser definida como CWDM, onde são multiplexados até 8 comprimentos de onda sem a necessidade de alimentação elétrica em seus multiplexadores e DWDM quando são multiplexados e demultiplexados até 32 comprimentos de ondas, necessitando de alimentação elétrica devido a presença de equipamentos ativos para amplificação de potências ópticas. O Hub-Ativo é um equipamento que usa a tecnologia de DWDM, onde após sua amplificação, são distribuídas potências ópticas para redes HFC de uma determinada região que pode atingir entorno de 50 km da fonte transmissora. Pode ainda ser alimentado por duas rotas ópticas sendo uma rota principal e outra redundante, fazendo com que exista uma confiabilidade nos serviços prestados pelas operadoras de TV por assinatura. São necessário apenas 3 fibras ópticas em cada rota que em caso de interrupção de uma, a outra é assumida automaticamente devido ao uso de chave óptica (Optical Switch). Além da economia de fibra, existe uma grande vantagem que é a Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • 24 Multiplexação facilidade de manutenção, ou seja, em caso de rompimento óptico, apenas 3 fusões o sinal será estabelecido para 32 receptores ópticos que fornece sinais de TV, telefone e internet para até 16.000 assinantes de uma única região. REFERÊNCIAS GTA. Tipos de WDW. Disponível em <http://www.gta.ufrj.br/grad/08_1/wdm1 /TiposdeWDM.html>. acesso em 11 de Junho de 2012. GTA. Multiplexação DWDW. Disponível em http://www.gta.ufrj.br/grad/04_1 /wdm/dwdm.html >. acesso em 10 de Julho de 2012. GTA. Multiplexação CWDW. Disponível em < http://www.gta.ufrj.br/grad/04_1 /wdm/cwdm.html >. acesso em 11 de Julho de 2012. TELECO. Multiplexação FDM. Disponível em <http://www.teleco.com.br/tutoriais/ tutorialconvdados/pagina_4.asp> acesso em 4 de Junho de 2012. TELECO. Multiplexação TDM. Disponível em <http://www.teleco.com.br/tutoriais/ tutorialconvdados/pagina_4.asp> acesso em 8 de Junho de 2012. FOROUZAN, Behrouz. A Comunicação de Dados e Redes de Computadores. 4ª Edição. São Paulo: McGraw-Hill, 2008. GIL, Antonio Carlos. Como Elaborar Projetos de Pesquisa. 5ª Edição. São Paulo: Atlas, 2008. MEDEIROS, Júlio Cesar de Oliveira. Princípios de Telecomunicações. 2ª Edição. São Paulo: Editora Érica Ltda. 2007. MORAIS, Vicente Mazzolla. Metodologia para Implantação de Serviços Digitais em uma Rede HFC Existente. Dissertação de Mestrado UFPR, 2006. RIBEIRO. José Antônio Justino. Comunicações Ópticas. 4ª Edição. São Paulo: Editora Érica. 2009. Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25
  • Mario da Costa Dias Silva 25 Mário da Costa Dias Silva Tecnólogo em Sistemas para Internet, pela Faculdade de Negócios e Tecnologias = FNT – Anhanguera Educacional – DF (2010), atua como Técnico em Redes HFC desde 2001. Atualmente é Técnico de Redes Ópticas na Empresa Net Brasília. Maria Cristina Basili Duarte Bacharel em Administração de Empresa, pela FUMEC – MG (1987), atua como Analista de Sistemas desde 1988, pós-graduada em Computação Gráfica pelo IETEC – MG (1993). Possui certificação IBM - Certified Specialist Rational Requirements Management w/ Use Cases v.2003 (2009). Atualmente é Gerente de TI do CONFEA - Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia. Professora de Engenharia de Software e Governança de TI no curso de Sistemas de Informação, de Ferramentas de Gestão de Projetos no curso MBA em Gestão de Projetos e de Liderança no curso MBA em Gestão de Pessoas da Faculdade Anhanguera – Unidade FNT. Lívia Carolina de Medeiros Porto Graduada em Direito pelo Centro Universitário de João Pessoa (UNIPÊ) – 2007; Pós – Graduada em Direito e Processo do Trabalho pela Faculdade Processus – 2009; Pós – Graduada em Português Jurídico pela Faculdade Processus – 2010; Atualmente é Coordenadora de Pós – Graduação e Extensão das Faculdades Anhanguera Facnet; Professora das Disciplinas Direitos Humanos, Direito e Legislação, Direito Empresarial e Tributário das Faculdades Anhanguera Valparaíso e Fast. Tem experiência na Advocacia nas áreas Trabalhista, Cível, Consumidor, Empresarial e Tributária. Faz parte do quadro do Escritório Ronaldo Martins Advogados Associados. Revista de Ciências Exatas e Tecnologia  Vol. I , Nº. 1, Ano 2012  p. 1-25