La linea di comunicazione ottica

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1 ARCHITETTURA DEL SISTEMA Abbiamo considerato i componenti principali di un sistema di trasmissione a fibra ottica, cioè la fibra, il trasmettitore, il ricevitore, e l amplificatore. Si discute ora brevemente il progetto e la prestazione dell insieme di questi elementi, cioè il sisteme di trasmissione ottica. Prima categoria di sistemi: i collegamenti punto-punto Si trasporta l informazione da un punto all altro. Se la distanza oltrepassa i 100 km, bisogna compensare le perdite della fibra, ad esempio attraverso la rigenerazione optoelettronica (cara, ma permette di compensare perfettamente le distorsioni), oppure attraverso gli amplificatori ottici (meno cari, ma il rumore e le distorsioni si accumulano) Caso tipico: rigeneratori utilizzati ogni 800 km. Nei sistemi a portata ultra grande km senza rigenerazione!

2 ARCHITETTURA DEL SISTEMA Rete di distribuzione Queste reti sono progettate per la distribuzione dell informazione ad un gran numero di abbonati. Esempi: telefono, canali TV via cavo; distanze corte (<50 km), bit rate 10 Gb/s Due topologie: 1. HUB (distribuzione decisa da una centrale)- rete metropolitana (MAN) 2. BUS: una sola fibra trasporta un segnale multicanale

3 ARCHITETTURA DEL SISTEMA Reti locali (LAN, «local area networks») Sono delle reti dove ogni utilizzatore puo trasmettere ad ciascun altro utilizzatore (ad esempio, un campus universitario) Distance < 10 km, perdite della fibra poco importanti Differenza fra LAN e MAN: in una LAN, gli utilizzatori hanno un accesso aleatorio alla rete (es: ethernet)

4 IL BUDGET DI POTENZA L obbiettivo del calcolo del budget di potenza e di garantire che la potenza ottica che arriva al ricevitore e sufficente per garantire una prestazione affidabile durante il periodo di vita del sistema! Minima potenza ricevuta: la sensibilita del ricevitorep rec Potenza media d iniezione: conosciuta per un dato trasmettitore = P tr Espressione per il budget di potenza (in dbm) P = P + C + M tr rec L s M s : margine del sistema, necessario per controbilanciare le altre sorgenti di degradazione che possano manifestarsi durante la vita del sistema (4-6 db) C L =α f L+α con +α splice : perdita totale del canale, dovuta alla fibra, alle giunzioni, ai connettori

5 LIMITAZIONI ALLA DISTANZA DI TRASMISSIONE Il progetto di un sistema di trasmissione richiede la conoscenza delle limitazioni dovute alle perdite, alla dispersione, ed agli effetti non lineari. Trasmettitore che inietta P, ricevitore di sensibilita tr Distanza limitata a 10 P tr L = log 10 α f Prec DovePrec = N phνb La distanza diminuisce con il logaritmo di B: distanza massima in funzione di B (Gb/s): curve intere. Limitazioni dovute alla dispersione: curve tratteggiate Si noti: le fibre ottiche hanno una capacita superiore ai cavi coassiali per B> 10 Mb/s P rec

6 Multiplazione e demultiplazione SISTEMI OTTICI A MULTIPLAZIONE DI LUNGHEZZA D ONDA Diversi canali sono inviati nella stessa fibra a diverse lunghezze d onda si possono trasmettere delle centinaia di canali a 10 Gb/s con una spaziatura fra i canali< 100 GHz. Possono essere utilizzate due finestre di trasmissione attorno a 1.3 a 1.5 mm.

7 Multiplazione e demultiplazione COLLEGAMENTO PUNTO-PUNTO AD ALTA CAPACITA N trasmettitori di capacita B 1, B 2, B N sono multiplexati, poi inviati in una fibra ed infine demultiplexati Prodotto totale bit rate x distanza: BL = ( B + B + K+ B )L 1 2 N Capacita ultima di un sistema WDM? E una funzione della spaziatura minima fra i canali, tipicamente Δν ch > 2B Definizione: efficacita spettrale del sistema: η s = B/Δν ch Spaziatura standard? 100 GHz si ha solamente il 10 % di efficacita a 10 Gbit/s! Ma se Δν ch =50 GHz, B=40 Gb/s efficacita dell 80%!

8 Multiplazione e demultiplazione COMPONENTI WDM Componente di base: il filtro ottico, ad esempio per effettuare la selezione del canale attraverso un filtro ottico accordabile Tale filtro deve poter trasmettere il canale desiderato, ed allo stesso tempo bloccare tutti gli altri canali

9 Componenti WDM Meccanismo di selezione in frequenza: puo essere introdotto attraverso il meccanismo di diffrazione o d interferenza Quattro esempi di filtri: 1. Filtro di Fabry-Pérot 2. Filtro di Mach-Zehnder 3. Filtro di tipo Michelson a reticolo 4. Filtro acusto-ottico

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