Sistemas de Telecomunicações Guiados Problemas práticos

Sistemas de Telecomunicações Guiados
Problemas práticos : Série VII
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Tema central : Fibras ópticas.
Problema I
Considere uma ligação usando fibra óptica monomodal à distância de 100 km operando a 1.2 Gbps. O comprimento de
onda de trabalho é de 1550 nm, a atenuação da fibra é de 0.25 dB/km (incluindo as juntas) e o parâmetro de dispersão é
igual a 16 ps/(nm.km). A sensibilidade do receptor é de – 30 dBm e a margem de segurança é de 4 dB. Considere que o
índice de refracção do núcleo da fibra e na bainha são respectivamente 1.5 e 1.498. Nesta situação, determine:
a) Calcule o valor da abertura numérica da fibra.
b) Calcule o valor do raio do núcleo de forma a apenas um modo se propagar na fibra.
c) A largura espectral máxima (a meia potência) do laser a usar.
d) A potência óptica de emissão necessária para alimentar correctamente o receptor.
Problema II
Considere uma fibra óptica multimodal à distância de 100 km operando no comprimento de onda λ=1550nm.
Parâmetros característicos da fibra:
• Dispersão intramodal Dλ = 17 ps/(nm.km).
• O índice de refracção do núcleo é 1.5 e a diferença normalizada dos índices de refracção é 0.001.
• Largura espectral da fonte a meia potência (FWMH) é σλ =0.5nm.
Considerando que são utilizados impulsos rectangulares, calcule a dispersão total para uma fibra com:
i) Índice em degrau
ii) Índice parabólico
Problema III
Considere que se têm duas fibras ópticas monomodais com as seguintes características:
• Fibra óptica 1
o Comprimento: 40 km
o Atenuação: 0.2 dB/km
o Parâmetro de dispersão intramodal : D = 20 ps/(nm.km).
• Fibra óptica 2
o Comprimento: 80km
o Atenuação: 0.1 dB/km
o Parâmetro de dispersão intramodal: D = 25 ps/(nm.km).
Considere uma fonte óptica com uma largura de banda espectral ∆λ =0.5nm e com potência de emissão PE = 0 dBm.
a) Calcule o produto débito binário × comprimento para as duas fibras, e determine o débito binário máximo a que se
podem utilizar estas fibras.
b) Assumindo que se quer fazer uma ligação óptica com 240 km, e que o receptor óptico tem uma sensibilidade de
-30dBm (potência mínima à entrada do receptor necessária para atingir uma determinada probabilidade de erro) para
uma probabilidade de erro Pe = 10-9, que a atenuação de cada conector é 0.25dB e que cada junta tem uma atenuação de
0.1dB, verifique qual a fibra óptica que se pode utilizar nesta ligação.
Problema IV
Considere que se utiliza uma fibra monomodal para uma ligação óptica ponto-a-ponto.
O coeficiente de atenuação da fibra é 0.2 dB/km e o parâmetro de dispersão cromático é Dλ = 12.5 ps/(nm.km).
A fonte óptica usada é um laser com uma potência de 0dBm e uma largura espectral ∆λ =2nm.
Considerando que para uma taxa de erros BER=10-9 é necessária no receptor uma potência de valor, Pr=1×10-20Db mW,
trace o gráfico para a evolução do ritmo binario, Db, em função da distância.
Problema V
Considere uma fibra óptica monomodal com um parâmetro de dispersão intramodal, D = 17 ps/(nm.km) e uma
atenuação, α = 0.2 dB/km. Suponha que se pretende utilizar esta fibra numa ligação ponto-a-ponto a Db = 1 Gbit/s com
10 troços. Considere que a atenuação de cada junta é 0.2 dB, que atenuação de cada conector é 0.3 dB e que no fim de
cada troço se coloca um regenerador com ganho 20 dB (considere que os regeneradores não introduzem ruído). A fonte
óptica tem uma largura de banda ∆λ =1nm e a sensibilidade do receptor óptico é −32 dBm (com uma margem de
segurança igual a 3dB)
a) Determine o comprimento máximo que pode ter cada fibra.
b) Calcule a potência de emissão que deverá ter nesta ligação óptica.
c) Assumindo que se retiram os regeneradores desta ligação, calcule a potência requerida no emissor nesta nova
situação.