Programma del Corso

INFRASTRUTTURE DI RETI DI TELECOMUNICAZIONI
Dipartimento di Ingegneria Elettronica
Obiettivi del corso: acquisire conoscenze e competenze nel contesto delle infrastrutture delle reti di
telecomunicazioni, con particolare riferimento ai sistemi basati sui collegamenti wired, sia
nell’ambito della rete d’accesso che in quella di trasporto.
Programma
Introduzione alle reti a larga banda.
Tecnologie delle reti di accesso. NGN (Next Generation Network).
Reti MANs (Metropolitan Area Networks), WNAs (Wide Area Networks), Service
convergence.
Mezzi trasmissivi in rame: coppie simmetriche (doppino telefonico - twisted pair), cavi a coppie
simmetriche. Attenuazione. Effetti di diafonia (paradiafonia, telediafonia).
Sistemi x-DSL (x-Digital Subscriber Line): ADSL, SDSL, HDSL, SHDSL, VDSL. Tecniche di
modulazione (DMT – Digital Multi Tone; OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing).
Fibra ottica: riflessione e rifrazione della luce. Fibre ottiche: descrizione mediante l’ottica
geometrica (core, cladding, fibre step-index; fibre graded-index). Modi di propagazione in fibra
ottica (fibre ottiche multimodali, lunghezza d’onda di cut-off). Fibre ottiche singolo-modo (HE11,
mode-field diameter). Attenuazione (coefficiente di attenuazione, assorbimento del materiale,
scattering di Rayleigh). Dispersione cromatica (dispersione della velocità di gruppo, dispersione del
materiale, dispersione di guida, ottimizzazione del profilo dell’indice di rifrazione del core della
fibra ottica). Effetti di polarizzazione in fibra ottica (birifrangenza, fluttuazioni dello stato di
polarizzazione, dispersione di polarizzazione). Equazione di propagazione in regime lineare. Effetti
non-lineari in fibra ottica: effetto Kerr, effetto Brillouin, effetto Raman.
Sorgenti ottiche: struttura delle bande di energia dei semiconduttori. Assorbimento. Emissione
spontanea. Emissione stimolata. LED. Laser a semiconduttore. Guadagno ottico. Feedback e
condizioni di soglia. Rate equations. Regime di funzionamento multimodale. Regime di
funzionamento singolo-modo (DFB, DBR). Funzionamento in condizioni statiche. Modulazione del
laser a semiconduttore: regime di “piccolo” segnale, regime di “grande” segnale, chirping.
Componenti in ottica integrata: effetto elettro-ottico lineare (effetto Pockels). Modulatori elettroottici in LiNbO3 (modulatore di ampiezza Mach-Zehnder). Switch elettro-ottico.
Componenti ottici passivi: accoppiatori direzionali, star coupler, filtri ottici (Fabry-Perot, grating).
Filtri ottici sintonizzabili.
Amplificatori ottici: generalità sull’amplificazione ottica; il rumore negli amplificatori ottici (ASE,
Amplified Spontaneous Emission). Amplificatori ottici in fibra drogata all’erbio (EDFA, Erbium
Doper Fibre Amplifier): meccanismo di amplificazione, tecniche di pompaggio, architettura
dell’EDFA, caratteristiche del guadagno, efficienza di conversione di potenza ottica, rumore,
applicazioni di sistema (booster, amplificatore di linea, preamplificatore).
Amplificazione ottica distribuita: amplificatore Raman.
Ricevitori ottici: fotodiodi (PIN, APD), efficienza quantica, responsività, rumore di rivelazione
(shot-noise), Limite quantico della rivelazione ottica. Struttura del ricevitore ottico a rivelazione
diretta (DD – Direct Detection): amplificatore di front-end (amplificatore a transimpedenza,
amplificatore ad alta impedenza). Prestazioni del ricevitore ottico: rumore termico, sensibilità del
ricevitore, rapporto segnale-rumore (S/N), probabilità d’errore di bit (BER). Configurazione del
ricevitore basato su preamplificatore ottico.
Sistemi ottici multicanale: WDM, DWDM, CWDM, griglia ITU delle lunghezze d’onda, sorgenti
ottiche sintonizzabili.
Reti di accesso in fibra ottica: architetture di rete FFTx (FTTC, FTTB, FTTCab, FTTH).
Reti ottiche passive: PON (Passive Optical Network), BPON, EPON, GPON, WDM-PON.
Sistemi ibridi HFR (Hybrid Fibre Radio): Radio Over Fibre (ROF), reti di accesso ibride fibra
ottica-wireless.
Rete ottica di trasporto: OTN (Optical Transport Network). Architettura di rete. OA&D (Optical
Add & Drop). OXC (Optical Cross Connect). Arianna BroadNet. Rete di trasporto
“completamente” fotonica: Kaleydon.