Prova scritta di: Reti in fibra ottica e. Complementi di reti in fibra ottica. Compito del 31 gennaio 2003

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1 Prova scritta di: Reti in fibra ottica e Complementi di reti in fibra ottica Compito del 31 gennaio 2003 Note: DURATA: 2 ore e 30 minuti E consentita la consultazione del SOLO formulario fornito durante il corso E consentito l uso di una calcolatrice tascabile, non programmabile Non sono ammessi PC portatili Consegnare il testo al termine del compito, scrivendo nome e cognome sull intestazione dei fogli Preferenze per orale - non intendo sostenere prova orale - mercoledi 5 febbraio pomeriggio - venerdi 7 febbraio mattina - venerdi 7 febbraio pomeriggio Prima parte Trasmissioni ottiche Esercizio 1 Si prenda in considerazione il sistema di trasmissione in fibra ottica utilizzato per la distribuzione del segnale generato dal trasmettitore TX, operante a 622 Mbit/s e descritto nella seguente figura: TX 40 km 1x2 Splitter 5 km 5 km 1x2 1 km RX1 RX2 Splitter 1 km RX3 I collegamenti in fibra ottica comprendono una coppia di connettori ogni 10 km e da giunti a fusione ogni 2 km. Ogni coppia di connettori introduce 0.2 db di attenuazione, mentre una singola splice attenua di 0.04 db il segnale. Si consideri solo l attenuazione dovuta a connettori e giunti a fusione posti lungo il collegamento in fibra, mentre si trascurino le perdite dovute all interfacciamento tra la fibra e i vari componenti. L attenuazione della fibra vale 0.25 db/km. Gli splitter ottici, di tipo passivo e simmetrico (50/50) introducono 0.4 db di attenuazione aggiuntiva (excess loss) oltre all attenuazione intrinseca del componente. I ricevitori basano il loro funzionamento su un fotodiodo APD, e la loro sensitivity (@BER=10-9 ) è pari a -31 dbm. Nel progetto del sistema considerare un margine pari a 3 db e una ulteriore attenuazione di 2 db che tenga conto di eventuali perdite dovute alla curvatura e all invecchiamento dei cavi. Si richiede di determinare la potenza che deve essere emessa dal TX per garantire un BER=10-9.

2 Esercizio 2 Un sistema di trasmissione in fibra ottica in tecnologia WDM è in grado di trasportare 64 canali posizionati attorno a 1550 nm con una spaziatura di 100 GHz. Ciascun canale lavora ad un bit rate di B r =10 Gbit/s. La trasmissione avviene su un collegamento in fibra ottica multi-tratta, amplificato otticamente. La potenza media all uscita del trasmettitore WDM, cioè all ingresso del primo tratto di fibra, vale 15 dbm e ogni canale viene generato utilizzando un laser modulato esternamente di elevata qualità, in grado di rendere trascurabile il chirp sul suo segnale ottico di uscita. La distanza complessiva tra TX e RX è di 500 km e l attenuazione media della fibra vale 0.3 db/km. Quest ultima comprende le perdite dovute a connettori, splice e curvatura dei cavi. Ogni EDFA possiede un guadagno tale da compensare esattamente le perdite intro dotte dalla tratta precedente e una figura di merito F=5 db. Il ricevitore è costituito da un filtro ottico (super-gaussiano di ordine 2) avente una banda di 40 GHz e un filtro elettrico (Bessel con 5 poli) con 7 GHz di banda. Svolgere i seguenti punti: a) Determinare la banda minima in termini di lunghezza d onda che ogni singolo EDFA deve garantire per il trasporto dei 64 canali WDM. Si supponga che la banda occupata dal segnale ottico ch all uscita del modulatore sia pari a Bmod = 3 B r b) Determinare la lunghezza massima di una singola tratta al fine di garantire una probabilità di errore inferiore a 10-12, trascurando il path-penalty dovuto alla dispersione, ma considerando un margine di sistema pari a 4 db c) Verificare se l utilizzo di una fibra con dispersione D=16 ps/nm/km limita le prestazioni del sistema. In questo caso, si consideri uno schema di compensazione della dispersione su ogni singola tratta. In particolare, determinare la lunghezza della fibra DCF (D=-80 ps/nm/km) necessaria per la realizzazione di una Dispersion Compensating Unit (DCU) capace di compensare esattamente la dispersione dopo ogni singola tratta. Domanda teorica su parte trasmissiva Illustrare un possibile metodo di misura del rapporto segnale-rumore ottico all uscita di un EDFA. Si consiglia di presentare uno schema a blocchi seguito da alcune righe di spiegazione.

3 Seconda parte Reti ottiche Rispondere alle domande sfruttando lo spazio a disposizione. Nel caso non fosse sufficiente, usare il retro del foglio stesso. Domanda 1 Descrivere la multiplazione di canali DS-1 in un canale DS-2 secondo lo standard PDH e la multiplazione di tributari STS-1 in un tributario STS-3 secondo quanto previsto dalla standard SONET. Quali vantaggi comporta il meccanismo usato in SONET? Domanda 2 Indicare come vengono monitorate le prestazioni (in termini di probabilità di errore sul bit) del livello sezione, livello linea, livello percorso in una rete SONET.

4 Domanda 3 Descrivere i meccanismi di protezione 1:1 e 1+1 usati nelle reti di telecomunicazione. Quali tecnologie di vostra conoscenza utilizzano tali meccanismi? Domanda 4 Considerare una rete broadcast and select, comprendente N nodi, ognuno dotato di un trasmettitore accordabile su N+1 lunghezze d onda, e di due ricevitori non accordabili. Si consideri un protocollo di accesso in cui un canale è diviso in N minislot, secondo uno schema TDM di multiplazione, dove ogni nodo ha riservato un minislot ogni N. Ogni nodo utilizza un ricevitore per ascoltare il canale di controllo in continuazione. Si consideri un protocollo di accesso sui canali dati anche essi slottizzati, in cui la durata di uno slot corrisponde alla durata di N minislot sul canale λ c di controllo. Si consideri una assegnazione statica per cui ad ogni nodo corrisponda un canale fisso in ricezione, continuamente monitorato dal nodo tramite il secondo ricevitore non accordabile. Infine, si consideri un comportamento di tipo Tell-and-go da parte dei nodi. Disegnare uno schema della trama temporale comprendente 4 slot, in cui sia presente la trasmissione di un nodo i verso due ricevitori differenti. Indicare se sono possibili 1) contese sul canale di controllo, 2) collisioni sul canale di controllo, 3) contese sui canali dati, 4) collisioni sui canali dati. Indicare eventuali problemi indotti dalla scelta di avere un solo trasmettitore...

5 Domanda 5 Definire il problema di routing and wavelength assignament (RWA). Considerare una rete WDM priva di capacità di conversione di lunghezza d onda, ove siano presenti 4 nodi interconnessi al livello fisico da una topologia ad anello monodirezionale come schematizzato in figura (a). Considerare una topologia logica completamente connessa, figura (b). Indicare una possibile soluzione al problema di RWA utilizzando la figura (c). La soluzione trovata è ottima?. (A) (B) λ 1 λ 2 λ 3 λ 4 λ 5 λ 6 λ 7 (C)