Introduzione alle trasmissioni ottiche

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Bartolommeo Scognamiglio
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1 Introduzione alle trasmissioni ottiche

2 ORGANIZZAZIONE DEL CORSO Introduzione e storia delle trasmissioni ottiche Argomenti del corso Richiami di fisica Fibre ottiche Propagazione in fibra ottica Modulazione, rigenerazione e multiplazione ottica I principali blocchi di un sistema di trasmissione ottica.

Propagazione in fibra ottica Modulazione, rigenerazione e

3 Introduzione e storia delle trasmissioni ottiche

4 ORGANIZZAZIONE DEL CORSO OBIETTIVO: Fornire una panoramica sullo stato attuale delle trasmissioni ottiche e delle reti ottiche

5 Campi di applicazione (1/3) Applicazione principale: reti di trasporto di lunga distanza ed elevata capacità. Tipico utilizzo: connessione tra centrali dei grandi operatori di telefonia e dati Bit rate sopra i 100 Mbit/s Distanze superiori ai 10 Km.

Tipico utilizzo: connessione tra centrali dei grandi operatori

6 Campi di applicazione (2/3) Le fibre ottiche sono oggi utilizzate anche per: collegamenti fonia-dati per l utenza business iniziano ad essere utilizzati in alcune città per l utenza domestica.

7 Campi di applicazione (3/3) Le fibre ottiche trovano anche applicazione in altri campi, che tuttavia non verranno trattati in questo corso. Collegamenti a breve distanza in ambienti industriali Sensoristica Applicazioni mediche, etc.

8 Conduttore metallico vs fibra (1/4) Sistemi tradizionali via cavo (Sorgente) Sistemi in fibra Ottica (Sorgente) - Generatore di tensione o corrente. - Generatore di impulsi luminosi.

9 Conduttore metallico vs fibra (2/4) Sistemi tradizionali via cavo (Mezzo fisico) - Conduttore metallico (generalmente in rame). Sistemi in fibra Ottica (Mezzo fisico) - Fibra in vetro (che agisce come guida per il fascio luminoso).

10 Conduttore metallico vs fibra (3/4) Sistemi tradizionali via cavo (Interferenza) - I sistemi basati su conduttore metallico sono sensibili alle interferenze elettromagnetiche. Sistemi in fibra Ottica (Interferenza) - I sistemi in fibra non risentono di alcun tipo di interferenza elettromagnetica.

11 Conduttore metallico vs fibra (4/4) Sistemi tradizionali via cavo (Prestazioni) - Massime distanze prima di dover amplificare: pochi Km; - Massimi bit rates su queste distanze: dell ordine dei 100 Mbit/s. Sistemi in fibra Ottica (Prestazioni) - Massime distanze prima di dover amplificare: fino a 100 Km; - Massimi bit rates su queste distanze: 100 Gbit/s e oltre.

12 Schema di un collegamento in fibra Segnale Elettrico Segnale Elettrico Sorgente Ottica Fibra Ottica Fotodiodo Popt () t Power tim e (nanoseconds)

Fibra Ottica Fotodiodo Popt () t Power 2 1.8 1.6 1.4 1.

13 Storia delle trasmissioni ottiche Le principali tappe tecnologiche: 1966: sviluppo fibre ottiche in vetro (laboratori Corning, USA); 1970: sviluppo del primo laser a semiconduttore stabile a temperatura ambiente (AT&T Bell Laboratories, USA); 1978: sviluppo del primo laser singolo modo a 1550 nm (NTT laboratories, Giappone); 1987: sviluppo del primo amplificatore ottico in fibra drogata ad Erbio (University of Southampton, Inghilterra); Attorno al 1990: primi esempi di trasmissione ottica a multiplazione di lunghezza d onda (WDM).

primo laser singolo modo a 1550 nm (NTT laboratories, Giappone); 1987: sviluppo del primo amplificatore ottico in fibra drogata ad

14 Evoluzione del bit-rate in fibra A livello di esperimenti di laboratorio: : 100 Gb/s ( 10 Gbit/s per canale) : 1 Tb/s (10-20 Gbit/s per canale) : 10 Tb/s (40 Gbit/s per canale). Sistemi commerciali Bit rate per singolo canale (lunghezza d onda) : 2.5 Gbit/s : 10 Gbit/s - Oggi: 40 Gbit/s (approssimativamente!). I migliori sistemi oggi in commercio arrivano a trasportare su una singola fibra 80 lunghezze d onda, ognuna a 10 Gbit/s, raggiungendo così una capacità totale di 800 Gbit/s.

Sistemi commerciali Bit rate per singolo canale (lunghezza d onda) - 1995: 2.

15 Reti di trasporto pubbliche

16 Successo delle trasmissioni ottiche (1/2) I sistemi in fibra hanno totalmente battuto la concorrenza nelle: * reti di trasmissione a lunga distanza * reti (fisse) metropolitane. - I sistemi in fibra iniziano oggi ad accedere anche al settore ultimo miglio o reti di accesso.

lunga distanza * reti (fisse) metropolitane.

17 Successo delle trasmissioni ottiche (2/2) Anche il mondo wireless usa sulla sua rete disupporto una rete in fibra ottica. Relativamente alle reti fisse (non via etere), le trasmissioni su supporti tradizionali in rame sono usati ancora in: * reti locali * sistemi di distribuzione televisiva in entrambi i settori esistono già tuttavia apparati in fibra.

Relativamente alle reti fisse (non via etere), le trasmissioni su supporti tradizionali

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