COGNOME:
N. matricola
Prova scritta di: Reti in fibra ottica e
Complementi di reti in fibra ottica
Compito del 12 Febbraio 2003
Note:
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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
Prima parte – Trasmissioni ottiche
Esercizio 1
Si consideri il seguente sistema FTTH (Fiber to the home) per la distribuzione di un flusso dati Gigabit
Ethernet (bit rate di linea pari a 1.22 Gbit/s) verso 64 utenti finali, descritto schematicamente nella figura
sottostante.
1x8
1x8
RX
TX
3 km
5 km
1 km
Il sistema risulta dunque costituito dalla cascata dei seguenti dispositivi:
 Trasmettitore basato su laser modulato direttamente, potenza di uscita pari a +1 dBm, lunghezza
d’onda nominale



nom
TX
=1330 nm TX
(cioè
TX è l’incertezza sulla lunghezza d’onda centrale
del laser di trasmissione);
Tratto di fibra lungo 5 Km;
Splitter 1x8, simmetrico su tutte le uscite, caratterizzato da una excess loss (nominale) pari a 0.8 dB,
indipendente dalla lunghezza d’onda; si assuma che il contributo alla dispersione introdotto dallo
splitter sia trascurabile;
Su ciascuna delle uscite di questo splitter:
o tratto di fibra lungo 3 km;
o splitter 1x8 con caratteristiche analoghe allo splitter descritto sopra;
o su ciascuna delle uscite di questi splitter:
 ulteriore tratto di fibra lungo 1 km;
 ricevitore ottico basato su rivelazione diretta, senza utilizzo di amplificatori ottici;
Tutte le fibre utilizzate hanno una attenuazione complessiva di 0.6 dB/Km (già includendo connettori e giunti a
fusione), dispersione D=0 a 1330 nm e slope S=0.088 ps/nm2/km.
COGNOME:
N. matricola
Si richiede di:
1. calcolare quale deve essere la sensitività del ricevitore affinché il sistema possa funzionare tenendo
conto di mantenere un margine di sistema di 2 dB, e di prevedere un path penalty dovuto alla
dispersione pari a 3 dB;
2. si supponga di avere invece un ricevitore con una sensitività pari a –31 dBm. A causa di un degrado
nel tempo delle prestazioni degli splitter, si stima che la loro excess loss possa aumentare di un fattore
pari a 0.05 dB all’anno (nel caso peggiore) rispetto al valore nominale. Stimare dopo quanti anni il
sistema andrà fuori servizio
3. calcolare la massima larghezza di banda che può avere il laser (modulato direttamente) in
trasmissione, supponendo TX  0 nm
4.
supponendo invece che la larghezza di banda del laser (modulato direttamente) sia nota e pari a 5 nm,
calcolare quale può essere la massima incertezza TX accettabile
Esercizio 2
Un sistema di trasmissione in fibra ottica in tecnologia DWDM è in grado di trasportare 16 canali posizionati
attorno a 1550 nm. Ciascun canale lavora a Br=40 Gbit/s. La trasmissione avviene su un collegamento in fibra
ottica multi tratta, amplificato otticamente. La potenza media complessiva all’uscita del trasmettitore DWDM,
cioè all’ingresso del primo tratto di fibra, vale 12 dBm. Ogni singola tratta presenta le seguenti caratteristiche:
 la lunghezza è pari a 50 km;
 l’attenuazione della fibra è di 0.25 dB/km;
 ogni 25 km è stata posizionata una coppia di connettori la cui attenuazione vale 0.5 dB;
 ogni 5 km vi è un giunto a fusione la cui attenuazione vale 0.1 dB;
 la curvatura dei cavi introduce una attenuazione aggiuntiva pari a 1 dB su ciascuna delle tratte.
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.
Ogni EDFA possiede un guadagno tale da compensare esattamente le perdite introdotte dalla tratta precedente,
una banda complessiva pari a 40 nm (sulla quale il guadagno può essere considerato “piatto”, cioè indipendente
dalla lunghezza d’onda) e una figura di rumore pari a F=5.9 dB.
Il ricevitore è costituito un demultiplatore DWDM, dove ciascuna delle bande passanti è approssimabile come
un filtro ottico (super-gaussiano di ordine 2) avente una banda di 180 GHz, seguito da un ricevitore elettronico
che include un filtro elettrico (Bessel con 5 poli) con 28 GHz di banda, e introduce un livello di rumore
trascurabile.
Svolgere i seguenti punti:
1. Si disegni uno schema a blocchi della parte di trasmissione e di ricezione di questo sistema.
2. Determinare la spaziatura massima tra i canali DWDM (in termini di frequenza) affinché gli EDFA
possano trasportare correttamente tutti i 16 canali. Si supponga che la banda occupata da ciascuno dei
segnali ottici, all’uscita del relativo modulatore, sia pari a Bmod  4  Br .
ch
3.
4.
5.
Determinare il numero massimo di tratte al fine di garantire una probabilità di errore inferiore a 10 -10,
trascurando il path-penalty dovuto alla dispersione, ma considerando un margine di sistema pari a 5
dB.
Calcolare quale deve essere il valore di dispersione massimo affinché il sistema non sia limitato dalla
dispersione, per la lunghezza di collegamento ottenuta al punto precedente,. Si supponga di utilizzare
un solo tipo di fibra, senza tecniche di compensazione di dispersione.
(opzionale) E’ ragionevole il risultato ottenuto all’ultima domanda? (commentare adeguatamente la
risposta)
Domanda teorica su parte trasmissiva
Sia dato un sistema multitratta WDM amplificato limitato dal rumore ASE degli amplificatori EDFA, avente
lunghezza delle tratte fissata ed ogni altro parametro stabilito. Si presuma che gli effetti non-lineari siano
trascurabili, che tutte le tratte siano identiche e che gli amplificatori recuperino esattamente le perdite della
tratta, senza saturare. Si supponga che la dispersione sia perfettamente compensata e non dia alcuna penalità.
Se con una potenza di lancio per canale pari a Pchan si raggiunge una lunghezza totale pari Ltot con un dato BER,
che lunghezza totale si raggiunge lanciando 2Pchan per canale?
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N. matricola
Seconda parte – Reti ottiche
INIDICARE IL NOME SUI FOGLI
Rispondere alle domande sfruttando lo spazio a disposizione. Nel caso non fosse sufficiente, usare il retro del
foglio stesso.
Domanda 1 – Descrivere in una rete SONET/SDH la gestione dei puntatori ai VT per la gestione degli errori di
sfasamento di orologi tra due apparati di livello linea (positive e negative stuffing).
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Domanda 2 – Descrivere i meccanismi di controllo di flusso implementati nelle reti fibre channel.
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COGNOME:
N. matricola
Domanda 3 – Descrivere le modalità di trasporti di datagrammi IP attraverso una rete ATM, attraverso l’uso di
ALL5. Quali sono i vantaggi di tale soluzione? Quali sono gli svantaggi?
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Domanda 4 – Considerare una rete broadcast and select, comprendente N nodi, ognuno dotato di un
trasmettitore accordabile su N lunghezze d’onda, ed un trasmettore fisso sulla lunghezza d’onda c di controllo.
Ogni nodo è altresì dotato di un solo ricevitore accordabile su N+1 lunghezze d’onda. Si consideri un
protocollo di accesso in cui un canale è diviso in N minislot, secondo uno schema TDM di multiplazione, dove
ogni nodo trasmettitore ha riservato un minislot ogni N. Il ricevitore accordabile è normalmente accordato sul
canale di controllo c, dove ascolta le richieste di trasmissione da parte dei trasmettitori. 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 c di controllo.
Nel caso un nodo debba trasmettere, segnala sul minislot del canale di segnalazione la sua intenzione,
indicando il nodo di destinazione, e la lunghezza d’onda t scelta a caso tra le N a disposizione. Quindi
sintonizza il secondo trasmettitore su t e nello slot immediatamente dopo inizia la trasmissione. Il ricevitore
invocato similmente si sintonizza sulla lunghezza d’onda t e riceve i dati.
Disegnare uno schema della trama temporale comprendente 4 slot, in cui sia presente la ricezione di un nodo i
da due trasmettitori 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 ricevitore.
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COGNOME:
N. matricola
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Domanda 5 – Indicare come si semplifica il problema RWA nel caso di capacità conversione di lunghezza
d’onda ad ogni nodo della rete.
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 connessa secondo lo schema di figura (b). Indicare una possibile soluzione al
problema di RWA utilizzando la figura (c). La soluzione trovata è ottima?
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(A)
(B)
1234567 8
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Complementi di reti in fibra ottica