Neste trabalho propomos e analisamos algoritmos de alocação dinâmica de banda para rede óptica passiva (PON) de acesso padrão GPON (Gigabit PON). Estes algoritmos utilizam dados oriundos de SLA (service level agreement) para gerenciar a alocação de banda e classificar em 4 contêineres de tráfego (T-CONT) o tráfego gerado em 16 ONUs (optical network unit). Na transmissão upstream é utilizada a técnica de multiplexação por divisão de tempo (TDM) para gerenciar o acesso ao meio, evitando colisões. O primeiro algoritmo proposto aloca banda garantida para as ONUs e distribui a banda não utilizada de acordo com critério baseado em três SLAs. A taxa de bit upstream é 1,25 Gbps e o desempenho do algoritmo é analisado com base na variação do atraso de pacotes em função do tráfego gerado nas ONUs. O segundo algoritmo proposto utiliza ponderação de tráfego. Neste, analisamos o comportamento dos atrasos e a quantidade de banda solicitada e atendida por ONU quando as bandas garantida e extra são alteradas. Por fim, acrescentamos em nossa implementação um intervalo para o processamento do algoritmo de alocação dinâmica de banda (DBA) e resposta do hardware relacionado ao ciclo de interrogação. Então, analisamos o atraso de pacotes quando variamos o intervalo de processamento do DBA. Ao final, propomos uma solução preliminar para minimizar estes atrasos. Os resultados obtidos por meio de simulação computacional mostram a versatilidade dos algoritmos. / In this work we propose and analyze the performance of dynamic bandwidth allocation algorithms for optical passive networks (PON) in GPON standard (Gigabit PON). These algorithms use data from SLA (service level agreement) to manage bandwidth allocation and classify in 4 traffic containers (T-CONT) the traffic generated by 16 ONUs (optical network unit). In the upstream transmission the time division multiplexing (TDM) technique is used to manage the medium access, avoiding collisions. The first proposed algorithm allocates guaranteed bandwidth for the ONUs and distributes the bandwidth not used according to the criteria based on three SLAs. The upstream bit rate is 1.25 Gbps and the algorithm performance is analyzed based on the packets delay variation versus the traffic generated by ONUs. The second proposed algorithm uses weighted traffic. In this, we analyze the delay performance and the required bandwidth for each ONU and how much it is served when the guaranteed and extra bandwidth are changed. Finally, we added in our implementation an interval for the processing of the dynamic bandwidth allocation algorithm (DBA) and response of the hardware related to the interrogation cycle. In the end, we propose a preliminary solution to minimize these delays. The results obtained by means of computational simulation show the versatility of the algorithms.

Neste trabalho propomos e analisamos algoritmos de alocação dinâmica de banda para rede óptica passiva (PON) de acesso padrão GPON (Gigabit PON). Estes algoritmos utilizam dados oriundos de SLA (service level agreement) para gerenciar a alocação de banda e classificar em 4 contêineres de tráfego (T-CONT) o tráfego gerado em 16 ONUs (optical network unit). Na transmissão upstream é utilizada a técnica de multiplexação por divisão de tempo (TDM) para gerenciar o acesso ao meio, evitando colisões. O primeiro algoritmo proposto aloca banda garantida para as ONUs e distribui a banda não utilizada de acordo com critério baseado em três SLAs. A taxa de bit upstream é 1,25 Gbps e o desempenho do algoritmo é analisado com base na variação do atraso de pacotes em função do tráfego gerado nas ONUs. O segundo algoritmo proposto utiliza ponderação de tráfego. Neste, analisamos o comportamento dos atrasos e a quantidade de banda solicitada e atendida por ONU quando as bandas garantida e extra são alteradas. Por fim, acrescentamos em nossa implementação um intervalo para o processamento do algoritmo de alocação dinâmica de banda (DBA) e resposta do hardware relacionado ao ciclo de interrogação. Então, analisamos o atraso de pacotes quando variamos o intervalo de processamento do DBA. Ao final, propomos uma solução preliminar para minimizar estes atrasos. Os resultados obtidos por meio de simulação computacional mostram a versatilidade dos algoritmos. / In this work we propose and analyze the performance of dynamic bandwidth allocation algorithms for optical passive networks (PON) in GPON standard (Gigabit PON). These algorithms use data from SLA (service level agreement) to manage bandwidth allocation and classify in 4 traffic containers (T-CONT) the traffic generated by 16 ONUs (optical network unit). In the upstream transmission the time division multiplexing (TDM) technique is used to manage the medium access, avoiding collisions. The first proposed algorithm allocates guaranteed bandwidth for the ONUs and distributes the bandwidth not used according to the criteria based on three SLAs. The upstream bit rate is 1.25 Gbps and the algorithm performance is analyzed based on the packets delay variation versus the traffic generated by ONUs. The second proposed algorithm uses weighted traffic. In this, we analyze the delay performance and the required bandwidth for each ONU and how much it is served when the guaranteed and extra bandwidth are changed. Finally, we added in our implementation an interval for the processing of the dynamic bandwidth allocation algorithm (DBA) and response of the hardware related to the interrogation cycle. In the end, we propose a preliminary solution to minimize these delays. The results obtained by means of computational simulation show the versatility of the algorithms.

Neste trabalho analisamos e propomos a utilização de TDM (Time Division Multiplexing) nativo canalizado/estruturado em redes PON (Passive Optical Network) com padrão GPON (Gigabit Passive Optical Network), com ênfase na estrutura de transmissão do legado das redes de telefonia. O objetivo principal é obter um aumento na eficiência de banda transmitida através da fragmentação de sinais E1 sem que seja necessário o uso de técnicas de emulação de circuito (que reduzem a eficiência de banda devido à adição de cabeçalhos). Inicialmente, é descrito o transporte TDM em redes GPON, como efetuado pelos equipamentos comerciais atuais através de duas técnicas: CES - Circuit Emulation Service e TDM nativo não estruturado. Em seguida, é introduzido o conceito de comutação digital visando sua aplicação no transporte TDM nativo estruturado em redes GPON. Nesta etapa, é proposta uma solução para este transporte, é descrito o protocolo utilizado bem como seu funcionamento. Por fim, como prova de conceito, é apresentada uma implementação em HDL (Hardware Description Language) para FPGA (Field Programmable Gate Array). / In this work we analyze and propose the use of native channeled /structured TDM (Time Division Multiplexing) in GPON (Gigabit Passive Optical Network), with emphasis on the structure for transmission of the telephone network legacy. The main target is to achieve an increase in transmitted bandwidth efficiency by fragmenting E1 signals, thus avoiding the use of circuit emulation techniques (which reduce the bandwidth efficiency due to overhead addition). Initially, it is described in TDM transport in GPON networks, as it is performed in present commercial equipment by two techniques: CES - Circuit Emulation Service and Native TDM - unstructured. Next, we introduce the concepts of digital switching aiming its application on the transport of native and structured TDM in GPON. At this stage, we propose a transport solution, describe its protocol and functionalities. Finally, for concept proof, we present an implementation in HDL (Hardware Description Language) meant to FPGA (Field Programmable Gate Array) application.

Neste trabalho analisamos e propomos a utilização de TDM (Time Division Multiplexing) nativo canalizado/estruturado em redes PON (Passive Optical Network) com padrão GPON (Gigabit Passive Optical Network), com ênfase na estrutura de transmissão do legado das redes de telefonia. O objetivo principal é obter um aumento na eficiência de banda transmitida através da fragmentação de sinais E1 sem que seja necessário o uso de técnicas de emulação de circuito (que reduzem a eficiência de banda devido à adição de cabeçalhos). Inicialmente, é descrito o transporte TDM em redes GPON, como efetuado pelos equipamentos comerciais atuais através de duas técnicas: CES - Circuit Emulation Service e TDM nativo não estruturado. Em seguida, é introduzido o conceito de comutação digital visando sua aplicação no transporte TDM nativo estruturado em redes GPON. Nesta etapa, é proposta uma solução para este transporte, é descrito o protocolo utilizado bem como seu funcionamento. Por fim, como prova de conceito, é apresentada uma implementação em HDL (Hardware Description Language) para FPGA (Field Programmable Gate Array). / In this work we analyze and propose the use of native channeled /structured TDM (Time Division Multiplexing) in GPON (Gigabit Passive Optical Network), with emphasis on the structure for transmission of the telephone network legacy. The main target is to achieve an increase in transmitted bandwidth efficiency by fragmenting E1 signals, thus avoiding the use of circuit emulation techniques (which reduce the bandwidth efficiency due to overhead addition). Initially, it is described in TDM transport in GPON networks, as it is performed in present commercial equipment by two techniques: CES - Circuit Emulation Service and Native TDM - unstructured. Next, we introduce the concepts of digital switching aiming its application on the transport of native and structured TDM in GPON. At this stage, we propose a transport solution, describe its protocol and functionalities. Finally, for concept proof, we present an implementation in HDL (Hardware Description Language) meant to FPGA (Field Programmable Gate Array) application.