Fibras óticas de plástico em redes de acesso

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Eletrónica e Telecomunicações

O aumento crescente da largura de banda necessária por parte dos utilizadores residenciais e empresariais tem sido um desafio nos últimos anos para os operadores de telecomunicações. Por esse motivo, a fibra ótica tornou-se uma fortíssima candidata às redes de acesso, permitindo débitos binários muitos superiores quando comparado com as infraestruturas até então existentes, nomeadamente o par de cobre e cabo coaxial ou mesmo com os sistemas de comunicação sem fios. As fibras óticas podem existir em diferentes materiais: fibra ótica de sílica (GOF) e fibra ótica de plástico (POF). As primeiras possuem baixas atenuações permitindo transmissões de longa distância, mas são frágeis. As de plástico neste momento têm atenuações mais altas, no entanto são de menor custo, mais flexíveis e robustas. Pretende-se com esta dissertação estudar a viabilidade da utilização da fibra ótica de plástico numa rede de acesso garantindo os requisitos mínimos especificados pelas normas das tecnologias. Para tal, utilizou-se o programa VPIphotonicsTM de modo a simular uma rede de acesso com vários tipos de fibras. Elaboraram-se dois cenários: o primeiro consiste na implementação de uma rede GPON com POF e GOF na rede de acesso e o segundo na análise do desempenho da POF num cenário onde a tecnologia GPON e 10G-PON coexistem na mesma rede de distribuição ótica (ODN). Efetuou-se o cálculo teórico do power budget do sistema, onde teve-se em conta as características de todos os componentes passivos e ativos que constituem a rede. As fibras consideradas para teste e comparação foram uma fibra monomodo G.657 ClearCurve da Corning, uma fibra multimodo ClearCurve e uma POF designada por Fontex da Asahi Glass. A qualidade do sinal ótico recebido foi analisada recorrendo a figuras de mérito como o BER e o diagrama de olho. A distância máxima conseguida na última milha com POF foi de 115 metros para o primeiro cenário e de 40 metros para o segundo cenário. Na situação atual, devido à elevada atenuação que as POF ainda possuem só se justifica quando a atenuação do ODN é cerca de 15 dB.

The increasing bandwidth needed by the business and residential users has been a challenge in recent years for telecom operators. For this reason, optical fiber became a strong candidate to access networks, allowing high transmission rates when compared with existing infrastructures, especially the twisted pair and coaxial cable or even with wireless communication systems. Optical fibers can exist in different materials: glass optical fiber (GOF) and plastic optical fiber (POF). The GOF have low attenuation allowing long-distance transmission, but are fragile. The POF currently have a higher attenuation, however is less expensive and is more flexible and robust. The purpose of this thesis is to study the feasibility of using plastic optical fiber in the access network ensuring the minimum requirements specified by the standards of technologies. For this purpose, it was used a program called VPIphotonicsTM to simulate an access network with different types of fibers. Two scenarios were taken into account: the first one is na implementation of a GPON network with POF and GOF in access network and the second scenario consists on the analysis of the performance of POF in an environment where GPON and 10G-PON coexists on the same optical distribution network (ODN). It was necessary a theorical calculation of the power budget of the system, which took into account the characteristics of all passive and active components that forms the network. The fibers that were considered for testing and comparison were a singlemode fiber G.657 ClearCurve by Corning, ClearCurve multimode fiber and POF called Fontex developed by Asahi Glass. The quality of the optical received signal was analyzed using figures of merit such as BER and eye diagram. The maximum distance achieved in the last mile with POF was 115 meters to the first scenario and 40 meters for the second scenario. In the current situation, due to the high attenuation of POF is only viable when the ODN attenuation is about 15 dB.