Reti in fibra ottica. Seconda esercitazione Esercizi sul Progetto di Sistemi di Trasmissione

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1 Reti in fibra ottica Seconda esercitazione Esercizi sul Progetto di Sistemi di Trasmissione Esercizio Un sistema di trasmissione ottico a singolo span lavora a 2.5 Gbps. Il trasmettitore genera impulsi rettangolari del tipo: p P = 2 P a p( t nt ) TX TX n n= dove T è il tempo di bit. La trasmissione avviene su un tratto in fibra ottica caratterizzato da una lunghezza di 60 km, un connettore ogni 2 km ed una splice (detto anche giunto a fusione ) ogni 500 m. La struttura del ricevitore è mostrata nella seguente figura. 0 Ricevitore commerciale MAX3267 T fotodiodo Amplificatore a transipendenza filtro passabasso La responsivity del fotodiodo è di 0.9 A/W. Il ricevitore commerciale MAX3267 (ditta Maxim) ha i seguenti parametri (tratti dai datasheet): guadagno di transimpedenza di.9 kω, banda a -3 db di.9 GHz. La sensitivity del ricevitore (@ BER=0-9 ) è pari a 24 dbm. Svolgere i seguenti punti:. Valutare l ampiezza della tensione di uscita del ricevitore se la potenza ricevuta P RX è pari a 5dBm. 2. Valutare la potenza media che deve essere emessa dal trasmettitore per ottenere un BER minore di 0-9. Assumere un attenuazione di 0.2 db/km dovuta alla fibra, 0.2 db per ciascun connettore e 0.05 db per ciascuna splice. Considerare un attenuazione extra della fibra pari a db dovuta alle torsioni del cavo and a margine del sistema pari a 3 db.

2 Esercizio 2 Un sistema di trasmissione ottico a singolo span (cioè a singola tratta, senza amplificatori ottici lungo la linea di trasmissione) lavora a 0 Gbps. Il trasmettitore genera impulsi rettangolari del tipo: P = 2 P a p( t nt ) T TX n n= 0 T dove T è il tempo di bit. La trasmissione avviene su un tratto in fibra ottica caratterizzato da un connettore ogni 2 km ed una splice ogni 500 m. La struttura del ricevitore è mostrata nella seguente figura. MAX3970 Transimpedance La responsivity del fotodiodo è di 0.9 A/W. Il ricevitore commerciale MAX3970 ha i seguenti parametri: guadagno di transimpedenza di 590 Ω, banda a -3 db di 9 GHz. La sensitivity del ricevitore (@ BER=0-9 ) è pari a 8 dbm. Svolgere i seguenti punti:. Valutare la potenza ricevuta P RX se l ampiezza della tensione di uscita del ricevitore è pari a 00 mvpp. 2. Valutare la massima lunghezza del collegamento in fibra se la potenza trasmessa è pari a 3 dbm. Assumere un attenuazione di 0.2 db/km dovuta alla fibra, 0.2 db per ciascun connettore e 0.05 db per ciascuna splice. Considerare un attenuazione extra della fibra pari a db dovuta alle torsioni del cavo and a margine del sistema pari a 3 db. 2

3 Esercizio 3 (NOTA: quando non esplicitamente indicato, si intende che tutte le potenze sono potenze medie) Un sistema di trasmissione ottico a singolo span lavora a 0 Gbps. La struttura del ricevitore è rappresentata nella figura sottostante: band-pass Un analizzatore di spettro ottico, solitamente indicato come Optical Spectrum Analyzer (OSA), è utilizzato per misurare il rapporto segnale rumore ottico (OSNR) all ingresso del filtro ottico. La resolution bandwidth delle strumento è pari a 0. nm, e il valore di OSNR risultate è pari a 2 db. Si richiede di calcolare:. La probabilità di errore sul bit (BER) supponendo che il filtro ottico passabanda sia idealmente di tipo adattato all impulso ottico ricevuto. 2. La probabilità di errore sul bit (BER) supponendo che il filtro ottico passabanda si di tipo supergaussiano di ordine 2, con una banda pari a B opt =00 GHz, e il filtro elettrico sia un filtro di Bessel a 5 poli con banda BW=0.7R B. 3

4 Esercizio 4 Si consideri un sistema ottico singola tratta, che lavora attorno a 550 nm e che opera a 0 Gbit/s. La trasmissione avviene su un tratto di fibra lungo 50 Km, con un connettore ogni 0 Km e un giunto a fusione (splice) ogni Km. La struttura del ricevitore è rappresentata nella figura sottostante. band-pass L amplificatore ottico ha i seguenti parametri: gain G=20 db, noise figure F=5 db. La banda del filtro ottico è pari a 00 GHz, mentre il filtro elettrico ha una banda pari a 0.7 R B. Calcolare la potenza necessaria dal lato del trasmettitore per ottenere una probabilità di errore al ricevutore inferiore a BER<0-9. Si consideri un attenuazione della fibra pari a 0.2 db/km, una perdita di 0.2 db per ogni connettore, e di 0.05 db per ogni giunto a fusione. Si consideri inoltre una extra-attenuazione della fibra pari a 2 db a causa di effetti presenti durante l installazione della fibra (curvature, etc), ed un margine di sistema pari a 3 db. NOTA: in questo esercizio e nei successivi, se non diversamente esplicitamente indicato, si consideri che il filtro ottico sia di tipo supergaussiano di ordine 2, e il filtro ottico sia di tipo Bessel a 5 poli, in modo da poter utilizzare le formule-grafici approssimati fornite a lezione per i ricevitori basati su questi tipi di filtri. 4

5 Esercizio 5 Si consideri un sistema singola tratta, operante a 0 Gbit/s. Il trasmettitore ha una potenza di uscita pari a 7 dbm. La fibra utilizzata per il collegamento ha una lunghezza di 60 Km, un connettore ogni 0 Km, e un giunto a fusione ogni Km. Si consideri una attenuazione della fibra pari a 0.2 db/km, e inoltre 0.2 db per ogni connettore, e 0.05 db giunto a fusione. Si consideri infine una extra-attenuazione dovuta all installazione della fibra pari a 3 db (solitamente indicata come cable bend attenuation). La struttura del ricevitore è mostrata nella figura sottostante. band-pass L amplificatore ottico ha i seguenti guadagni: gain G=20 db, noise figure F=5 db. La banda del filtro ottico è pari a 80 GHz, mentre quella del filtro elettrico è pari a 0.7R B. Calcolare la probabilità di errore sul bit risultate. 5