03 Longhaul

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3. Esercizi su trasmissione in sistemi ottici a lungo raggio 3.1 Esercizio Un collegamento ottico sottomarino presenta le seguenti caratteristiche: • Lunghezza della singola span L = 50 km; • Lunghezza d’onda l = 1550 nm; • Figura di rumore degli amplificatori NF = 5 dB; • Potenza di saturazione degli amplificatori di linea PS = 20 dBm; • Attenuazione della fibra ottica a = 0.25 dB/km; • Potenza ottica in trasmissione per canale PTX = 1 mW; • Fattore di roll-off dei canali pari a 0.5; • Modulazione 16-QAM con multiplazione a divisione di polarizzazione; • Bit-rate di singolo canale/singola polarizzazione pari a 200 Gb/s. a) Si calcoli il rapporto segnale-rumore ottico sulla singola span di propagazione. b) Qual è il valore dell’OSNR dopo la propagazione su 1000 km? c) Quante lunghezze d’onda possono essere multiplate nel sistema in esame sfruttando l’intera banda C? d) Calcolare l’efficienza spettrale ottenibile nel sistema. e) Qual è la capacità totale trasportata dal collegamento sottomarino? Soluzione a) 𝑂𝑆𝑁𝑅=𝑃!"−𝛼𝐿−10log#$𝑁%&'(−𝑁𝐹+10log#$.ℎ)*Δ𝜈2=0−0.25⋅50−𝑁𝐹−10log#$𝑁%&'(+58 𝑂𝑆𝑁𝑅%&'(=𝑃!"−𝛼𝐿−𝑁𝐹+10log#$.ℎ𝑐𝜆Δ𝜈2=0−0.25⋅50−5+58=40.5 𝑑𝐵 b) 𝑂𝑆𝑁𝑅=𝑂𝑆𝑁𝑅%&'(−10log#$𝑁%&'(=𝑂𝑆𝑁𝑅%&'(−10log#$20=40.5−13=27.5 𝑑𝐵 c) La banda C si estende da 1530 nm a 1565 nm, cioè per 35 nm. Il symbol rate della trasmissione può essere calcolato come 𝑅%=𝑅+log,𝑀=200 𝐺4=50 𝐺𝑠𝑦𝑚𝑏/𝑠 Essendo una trasmissione in banda traslata, la banda utilizzata da ogni canale trasmesso sarà 2𝐵=𝑅%G1+𝛼-.//0.11H=50⋅1.5=75 𝐺𝐻𝑧23→(5KLLLLM0.6 𝑛𝑚 Il numero di canali quindi sarà # 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑙𝑖=35 𝑛𝑚0.6 𝑛𝑚≅58 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑙𝑖 d) Per ogni lunghezza d’onda, si ottiene 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡à (𝑑𝑜𝑝𝑝𝑖𝑎 𝑝𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖𝑧𝑧𝑎𝑧𝑖𝑜𝑛𝑒)𝑏𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑏𝑖𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎 𝑜𝑐𝑐𝑢𝑝𝑎𝑡𝑎=2⋅200 𝐺𝑏/𝑠75 𝐺𝐻𝑧≅5.3 𝑏𝑖𝑡𝑠/𝐻𝑧⁄ e) La capacità totale sarà la somma delle capacità di tutti i canali 𝐶=#…