REDE DE TELECOMUNICAÇÕES: Redes Ópticas JJ II Aula 05 J I · 3.Desempenho de Sistemas de Fibra...
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REDE DE TELECOMUNICAÇÕES:
Redes Ópticas
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Professor: Jaime
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
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Sumário:
1 - Sistema de Comunicação por Fibra Óptica;
2 - Evolução do Sistema de Comunicação por Fibra Óptica;
3 - Desempenho de Sistemas de Fibra óptica;
4 - Sistemas Limitados em Atenuação e Dispersão ;
5 - Gerenciamento e Compensação de Atenuação e Dispersão;
6 - Comunicações com Sólitons Ópticos.
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1. Sistema de Comunicação por Fibra Óptica
• Fibra óptica é um guia feito de material de baixa perda, vidro de
sílica fundido de alta pureza química.
• Sistemas de comunicação são enlaces ponto a ponto.
• A informação é carregada por um sinal, modulada por uma vari-
ação física (elétrica, eletromagnética, óptica, etc) em um ponto e
observada em outro.
• Para transmitir mais do que um sinal simultaneamente através
do mesmo enlace, o sinal deve ser marcado por algum atributo
distinto.
Esse atributo pode ser: tempo, frequência, comprimento de
onda ou identificado por algum código distinto.
• Este esquema é chamado de multiplexação.
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• A variação física que modula e transporta a informação, pode ser
a intensidade, frequência, fase ou polarização óptica.
• Um exemplo simples de sistema de comunicação com modulação
por intensidade é mostrado na figura 1.
• Outro exemplo mostra a multiplexação óptica, que é a multiplex-
ação por divisão de comprimento de onda (WDM - Wavelength-
Division Multiplexing).
- Neste caso, múltiplos sinais são transmitidos através da mesma
fibra em distintos comprimentos de onda, figura 2.
• Uma medida de desempenho de um sistema de comunicação
analógico é a largura de banda B (Hz).
- B é a frequência máxima em que a potência óptica modulada
pode ser transmitida através do enlace em que o sinal recebido
seja detectável para uma determinada SNR.
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Figure 1: Sistema de comunicação por fibra óptica usando modulação por intensidade. (a) Sistema analógico:a potência do sinal de luz é proporcional ao sinal, que é uma função contínua no tempo representando umforma de onda de áudio ou de vídeo. (b) Chaveamento digital ON-OFF: bits 1 e 0 são representados pelapresença ou ausência de um pulso óptico.
Figure 2: Multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM).
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• A medida de desempenho de um sistema de comunicação digital
é a máxima taxa de bit B0 (bits por segundo bits/s).
- Cada bit do sinal recebido deve ser distinguível e não ultra-
passe a taxa de erro de valor determinada.
• A taxa de dados é determinada pela atenuação e a introdução de
espalhamento de pulso pelo sistema, e também pelo nível de ruído
no receptor.
• A figura 3 mostra a taxa de bit representada pelo nível da portadora
óptica (OC - Optical Carrier) para SONET e STM para SDH.
- SONET- Synchronous Optical Network (americano);
- SDH - Synchronous Digital Hierarchy (internacinal ITU-T).
que são os padrão para tecnologia de comunicação óptica.
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Table 17.4 SONET/SDH Signal Hierarchy
SONET Designation ITU-T Designation Data Rate Payload Rate (Mbps)STS-1/OC-1 STM-0 51.84 Mbps 50.112 MbpsSTS-3/OC-3 STM-1 155.52 Mbps 150.336 MbpsSTS-9/OC-9 466.56 Mbps 451.008 MbpsSTS-12/OC-12 STM-4 622.08 Mbps 601.344 MbpsSTS-18/OC-18 933.12 Mbps 902.016 MbpsSTS-24/OC-24 1.24416 Gbps 1.202688 GbpsSTS-36/OC-36 1.86624 Gbps 1.804032 GbpsSTS-48/OC-48 STM-16 2.48832 Gbps 2.405376 GbpsSTS-96/OC-96 4.87664 Gbps 4.810752 GbpsSTS-192/OC-192 STM-64 9.95328 Gbps 9.621504 GbpsSTS-768 STM-256 39.81312 Gbps 38.486016 GbpsSTS-3072 159.25248 Gbps 1.53944064 Gbps
Figure 3: Hierarquia dos sinais SONET/SDH
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2. Evolução do Sistema de Comunicação por Fibra Óptica
• A atenuação mínima em vidro de sílica ocorre em ≈ 1550 nm,
entretanto a dispersão mínima do material ocorre em ≈ 1312 nm.
• A escolha entre estes dois comprimentos de onda depende da
importância relativa a perda de potência versus espalhamento do
pulso.
• As várias operações de comprimento de onda, material e tipos de
fibras, fontes de luz, detectores e amplificadores que podem ser
usados para construir um enlace óptico oferecem muitas combi-
nações possíveis, figura 4.
• O progresso na implementação de sistemas de fibras ópticas tem
seguido o caminho de comprimento de ondas mais longos.
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Figure 4: Tipos e materiais de fontes, detectores, amplificadores e fibras ópticas usados em vários comprimentosde onda. As primeiras gerações de enlaces ópticos operavam em comprimento de onda próximo de 870 nm,1310 nm e 1550 nm.
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• De fibra multimodo (MMF - Multimode Fibers) a fibra monomodo
(SMF - Single-modo Fibers);
• De diodos emissores de luz (LEDs - Light-emitting Diodes) a diodos
laser (LDs - Laser Diodes);
• De fotodiodos p-i-n (PIN) a fotodiodos avalanche (APDs - Avalanche
Photodiodes);
• De amplificadores ópticos semicondutores (SOAs - Semiconductor
Optical Amplifiers) a amplificador de fibra óptica (OFAs - Optical
Fiber Amplifiers).
• Para tornar esse progresso possível tem sido desenvolvido mate-
riais apropriados para comprimento de ondas longos.
• A evolução de sistemas e componentes de fibra tem sido motivado
pelo desejo de aumentar a taxa de bit de transmissão B0(bits/s ou
b/s) e o comprimento L (km) do enlace de comunicação.
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• O produto LB0 (km-b/s) tem sido usado como uma medida de
progresso.
• Os sete sistemas descritos a seguir mostram a evolução, figura 5,
do aumento de LB0 ao longo dos anos.
• Os três primeiros sistemas, refere-se como as três primeiras ger-
ações de fibra óptica, teve alcance de crescimento de 1000 vezes
de 1974 a 1990.
• Subsequente progresso levou a crescimeto de LB0 por outras 105
vezes de 1990 a 2005.
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Figure 5: A história do sistema de comunicação via fibra óptica consiste em contínuo desenvolvimento doproduto taxa de bit e distância LB0.
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2.1. Sistema 1: Fibra Multimodo (MMF) em 870 nm
• Esta é uma antiga tecnologia de 1970.
• As fibras são também de índice degrau e índice gradual.
• A fonte de luz é também um LED ou um laser (inicialmente GaAs
e subsequentemente AlGaAs).
• São usados silicone em ambos fotodiodos: p-i-n e APD.
• O desempenho deste sistema é limitado pela alta atenuação e dis-
persão nodal da fibra.
• Um enlace de comunicação típico entre cidades operava em B0 =
100 Mb/s, com repetidores espaçados de L = 10 km, isto é, LB0 = 1
km-Gb/s.
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2.2. Sistema 2: Fibra Monomodo (SMF) em 1310 nm
• A mudança para fibra monomodo e uma região de comprimento
de onda onde a dispersão do material é mínima levou a uma
substancial melhora no desempenho, limitado pela atenuação da
fibra.
• São usados laser InGaAsP com fotodetectores InGaAs p-i-n ou
APD (as vezes são também usados Ge APDs).
• Temos para um enlace de longa distância típico, nesta classe de
operação, em OC-12 (622 Mb/s) com repetidores espaçados de
L = 40 km um LB0 ≈ 25 km-Gb/s.
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2.3. Sistema 3: Fibra Monomodo (SMF) em 1550 nm
• Neste comprimento de onda a fibra tem menor atenuação.
• Desempenho limitado pela dispersão do material.
- Reduzido pelo uso do laser de retroação distribuída (DFB -
Distributed-Feedback) com frequência única.
- Posteriormente o uso de fibra de dispersão deslocada (DSF
- Dispersion-Shifted Fibers) aliviou o problema da dispersão e au-
mentou o desempenho.
• Exemplo deste sistema é o enlace submarino ou terrestre de longa
distância operando em 2, 5 Gb/s (OC-48) com distância de L = 100
km, portanto LB0 ≈ 250 km-Gb/s.
• Avanços no transmissor e receptor tem melhorado este sistema
para 10 Gb/s (OC-192), levando LB0 para um km-Tb/s.
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2.4. Sistema 4: Sistemas Coerentes
• Melhor do que medir a intensidade da luz diretamente pelo fo-
todetector, um sistema coerente usa o detector coerente.
• No detector coerente a luz de uma fonte local (oscilador local) é
misturado com o sinal de luz no detector.
• O uso do detector coerente aumenta a sensibilidade do receptor
permitindo o uso para grandes distâncias de comunicação.
• Isto resulta no aumento de complexidade.
• A implementação de sistemas coerentes é menos usado do que o
sistema de detecção direto, com o uso dos amplificadores de fibra
óptica.
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2.5. Sistema 5: Enlaces com Amplificadores Ópticos
• Com a chegada dos amplificadores fibras ópticos e de semicondu-
tores houve um impacto dramático no desempenho em sistemas
de comunicação de fibra óptica.
• Instalado intercaladamente ao longo da fibra estes amplificadores
compensam a atenuação e aumenta a distância entre os repetidos
eletrônicos.
• Um exemplo é o sistema transpacífico TPC-5 que opera na taxa
de bits de B0 = 10 Gb/s com distâncias de L = 20.000 km, isto é,
LB0 = 200 km-Tb/s.
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2.6. Sistema 6: Sistemas de Sóliton Óptico
• Sólitons são pulsos ópticos curtos (tipicamente 1 a 50 ps) que pode
viajar através de uma fibra óptica longa sem mudar a forma da
envoltório do pulso.
• Os efeitos de dispersão da fibra e a não linearidade da modulação
da própria fase precisamente cancela cada outra.
Os pulsos agem como se estivessem viajando por uma fibra, na
média, linear e não dispersiva.
• Amplificador de fibra dopado com Érbio são usados em conjunto
com transmissão de sóliton para superar a perda por espalhamento
e absorção.
• Sistemas esperimentais tem operado em 10 Gb/s sobre uma fibra
de comprimento 12.000 km (LB0 = 1200 km-Tb/s).
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2.7. Sistema 7: Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda (WDM)
• O surgimento do (WDM - Wavelength-Division Multiplexing) tem
fornecido um crescimento significante na capacidade do sistema
pelo uso de múltiplos comprimentos de onda (canal) transmitido
através da mesma fibra.
• Amplificador óptico de banda larga são usados para fornecer am-
plificação simultânea para todos os canais.
• Um exemplo é o sistema TPC-6 em que B0 = 100 Gb/s, L = 9.000
km e LB0 = 900 km-Tb/s.
• Em uma combinação de transmissão com gerenciamento de dis-
persão e correção de erros, são possíveis taxas de 5 − 10 Tb/s por
fibra para uma distância de 10.000 km.
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3. Desempenho de Sistemas de Fibra Óptica
• Para determinar o desempenho de um sistema de comunicação
óptico usá-se um modelo matemático que descreve os efeitos dos
vários componentes do sistema, principalmente da fibra óptica no
sinal modulado.
• Com isso, estima-se a forma do sinal distorcido recebido e deter-
mina a relação sinal ruído e a taxa de erro de bit esperada em
sistemas digitais.
• A fibra pode ser tratada como um sistema linear descrito por uma
função de resposta impulsiva h(t) ou sua transformada de Fourier
dada por H( f ), onde f é a frequência de modulação.
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• Três parâmetros importantes caracterizam estas funções:
• 1) Potência de transmissão: é igual a função de transferência H( f )
em f = 0.
- H(0) =∫
h(t)dt é a área sobre h(t).
- Para uma fibra de comprimento L e coefiente de atenuação α
(dB/km), H(0) = exp [−αL].
• 2) Tempo de resposta στ: é o comprimento de h(t).
- Determina o espalhamento temporal de pulso óptico e o con-
junto de taxa de dados máxima que pode ser usado em sistemas
digitais.
- O tempo de resposta é proporcional ao comprimento da fibra.
- Em uma fibra monomodo, στ = /D/σλL, onde σλ (nm) é a
largura de linha da fonte e D é o coeficiente de dispersão (ps/km-
nm).
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• 3) A largura de banda σ f (Hz): é a largura da função de transfer-
ência /H( f )/.
- A largura de banda determina a frequência máxima em que a
potência de entrada pode ser modulada e o receptor detectar com
êxito.
- A largura de banda σ f é inversamente proporcional ao tempo
de resposta στ.
- O coeficiente de proporcionalidade depende do perfil de h(t).
- Usaremos a relação σ f = 1/2πστ.
• O máximo comprimento de fibra que pode ser usado para trans-
mitir o sinal com o nível de desempenho desejado é definido pelos
seguintes danos causados pelo sistema:
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• 1) Atenuação: resulta em uma queda exponencial da potência
óptica em função da distância, figura 6(a).
- Para uma distância em que a potência recebida torna-se menor
do que a sensibilidade do receptor, o desempenho do sistema
torna-se inaceitável.
• 2) Dispersão: resulta no acréscimo da largura do pulso óptico que
representa os bits de dados em um sistema digital em função da
distância, figura 6(b).
- Quando a largura excede o intervalo de bit, os pulsos adja-
centes se sobrepõem, resultando em interferência intersimbólica
(ISI), que introduz indesejáveis erros.
- Em sistemas analógicos, a dispersão rejeita componentes de
alta frequência do sinal modulado e reduz a largura de banda do
sistema.
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Figure 6: (a) Dependência da potência óptica com a distância. (b) Dependência da largura do pulso com adistância. O comprimento máximo do enlace óptico é definito por (a) atenuação, quando a potência recebidafica abaixo da sensibilidade do receptor, ou (b) dispersão, quando a largura do pulso excede o tempo de bit.
Figure 7: Efeito taxa de bit na (a)sensibilidade receptor,(b)largura pulso na recepção e (c)potência de pico. Emalta taxa bit,o sistema comunicação é mais sensível a atenuação,dispersão e efeitos não lineares.
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• 3) Ruído: adicionados pelos componentes ópticos:
- o amplificador óptico, efeitos da propagação aleatório, disper-
são do modo de polarização, que produzem erros adicionais.
• 4) Distorsão não linear: associado com o resultado pulsos ópticos
intensos, cruzamento de componentes expectrais e a introdução
de interferentes entre sinais multiplexados em sistemas WDM.
• O sistema de comunicação é mais sensível a danos na transmissão
em altas taxas de bits (ou alta frequência de modulação), causado
pelos seguintes efeitos:
a) Para uma potência média fixa, uma alta taxa de bit corre-
sponde a poucos fotons por bit e um grande ruído de fóton.
- Outros ruídos na fonte, no receptor torna-se mais importante
em alta taxa de bit, figura 7(a).
- A sensibilidade do receptor é crescente com a taxa de bit.
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• b) Alta taxa de bit corresponde a pulsos curtos, figura 7(b), com
largo expectro e grande dispersão.
- Os pulsos sofrem grande alargamento que leva a grandes ISI.
• c) Para uma energia óptica por bit fixa, uma alta taxa de bit (pe-
queno tempo de bit) requer grande potência óptica, figura 7(c);
- Que produz iterações não linear levando a ISI não linear.
• O projeto de um enlace de comunicação de fibra óptica envolve:
- A seleção da fibra com menor atenuação e/ou dispersão;
- Cuidado com a potência e a largura de pulso utilizada;
- Proteção contra efeitos não lineares danosos associado com
pulsos de ultra intensidade.
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3.1. Taxa de Erro de Bit
• O desempenho de sistema de comunicação digital é medido pelo
probabilidade de erro de bit.
- É apresentado como a taxa de erro de bit (BER - Bit Error Rate).
• Para um sistema com chaveamento ON-OFF, bits 1 e 0 são repre-
sentados como presença ou ausência de um pulso óptico.
- Se p1 é a probabilidade de erro 1 para 0 e p0 de 0 para 1 e se os
dois são equiprováveis para ser transmitido, então BER = 12p1+
12p0.
- Um BER aceitável é 10−9, isto é, uma média de um erro a cada
109 bits.
• Erros são resultados de ruídos no sinal recebido, ou espalhamento
de pulsos para bits vizinhos que resulta em ISI.
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• A figura 8 mostra um exemplo de realizações aleatórias do pulso
correspondente ao bit 1, sobreposto com realização aleatório do
possível sinal recebido vizinho quando o bit é 0.
- Este diagrama é conhecido como diagrama do olho.
- Quanto mais aberto o olho mais distinguível é o 1 do 0 e menor
a probabilidade de erro.
Figure 8: Diagrama do olho como um resultado de ruído e espalhamento do pulso (da esquerda para direita).
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4. Sistemas Limitados em Atenuação e Dispersão
• Considere um enlace de fibra óptica operando como um sistema
de comunicação digital temos:
- Sistema com modulação por chaveamento de intensidade ON-
OFF (OOK).
- Taxa de dados de B0 bits/s em uma distância de L km.
- A fonte tem potência PS (mW), comprimento de onda λ nm e
largura expectral σλ nm.
- A fibra tem coeficiente de atenuação α dB/km e coeficiente de
dispersão cromática Dλ ps/km-ns.
- O receptor tem sensibilidade de n̄0 fotons por bit, corresponde
a sensibilidade de potência Pr = (hc/λ)n̄0B0 mW.
- A potência recebida pelo sistema deve ser suficiente para op-
erar em uma taxa de erro aceitável.
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• Os limites são estabelecidos determinando a distância máxima L
em que o enlace pode transmitir B0 bits/s sem exceder BER.
• Podemos determinar a taxa de bit B0 máxima em um enlace de
comprimento L sem exceder BER.
• O produto comprimento e taxa de bit máximo LB0 descreve a
capacidade do enlace.
• Para uma operação aceitável de um enlace existem duas condições:
1) A potência recebida deve ser pelo menos igual a sensibilidade
da potência de recepção Pr.
- Especifica-se usualmente uma margem de 6 dB acima de Pr.
2) A largura do pulso recebido não pode exceder o intervalo de
tempo de bit 1/B0.
- Caso contrário, os pulsos adjacentes se sobrepõem causando
a ISI e aumentando a taxa de erro.
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• Para B0 fixo em um enlace o L for aumentado, temos:
1 - A potência no receptor torna-se menor do que Pr.
2 - O pulso recebido torna-se mais largo do que 1/B0.
• Se o primeiro ocorrer primeiro temos um enlace limitado em atenu-
ação.
• Se o segundo ocorrer primeiro temos um enlace limitado em dis-
persão.
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4.1. Desempenho Limitado em Atenuação: Provisão de Potência
• Usando 1 mW como referência, a unidade dBm é definida por:
P = 10 log10P
1mW(1)
onde P em mW e P em dBm.
• Por exemplo, P = 0, 1 mW, P = 1 mW e P = 10 mW corresponde a
P = −10 dBm, P = 0 dBm e P = 10 dBm, respectivamente.
- Se PS é a potência da fonte (dBm),
- α é a perda da fibra (dB/km),
- PC é a perda de emenda e de acoplamento (dB) e
- L é a distância máxima da fibra em que a potência entregue no
receptor é a sensibilidade de recepção Pr (dBm), então:
PS − PC − Pm − αL = Pr (unidade dB) (2)
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• Onde Pm é a margem de segurança.
• A figura 9 e 10 mostra a potência óptica em função da distância do
transmissor.
• A sensibilidade de potência do receptor Pr = 10 log10 Pr (dBm) é:
Pr = 10 log10n̄0hvB0
10−3 (dBm) (3)
• Pr cresce logaritmamente com B0 e a provisão de potência deve ser
ajustada para cada B0, figura 10.
• Comprimento máximo do enlace é obtido substituindo (3) em (2),
L =1α
(PS − PC − Pm − 10 log10
n̄0hvB0
10−3
)(4)
• Para
L0 =1α
(PS − PC − Pm − 30 − 10 log10(n̄0hv)
)(5)
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Figure 9: Cota de potência em um enlace óptico.
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• Temos
L = L0 −10α
log10 B0 (6)
• A redução de L com o aumento de B0 ocorre em uma taxa logaritma
com inclinação 10/α.
• A figura 11 mostra L em relação B0 para os comprimentos de onda
870, 1300 e 1550 nm.
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Figure 10: Cota de potência em função da taxa de bit B0. Quando B0 aumenta, a potência Pr necessária narecepção aumenta (a energia por bit permanece constante) e o comprimento máximo L diminue.
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Figure 11: Máximo comprimento de fibra L em função da taxa de bit B0 sob condições limite de atenuaçãopara uma fibra de vidro de sílica operando nos comprimentos de onda λ0 = 870, 1300 e 1550 nm assumindofibra com coeficiente de atenuação α = 0, 25, 0, 35 e 0, 16 dB/km, respectivamente; potência da fonte Ps = 1mW (Ps = 0 dBm); sensibilidade do receptor n̄0 = 300 fotons/bit para receptores operando em 870 e 1300 nme n̄0 = 1000 para o receptor operando em 1550 nm; e Pc = Pm = 0. Para comparação, é também mostrado arelação L-B0 para um cabo coaxial.
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4.2. Desempenho da Combinação da Limitação da Atenuação e Dispersão
• Os limites de atenuação e limites de dispersão e a relações distância
versus taxa de bit, figura 12, descreve o desempenho da geração
da fibra óptica operando em λ0 = 870 nm (multimodo), 1300 nm e
1550 nm (monomodo).
• Obtem-se importantes conclusões:
- Em baixa taxa de bit, o enlace de fibra é limitado em atenuação;
L decai com B0 logaritmamente.
- Em alta taxa de bit, o enlace é limitado em dispersão e L
é inversamente proporcional a B0 para pulsos ópticos limitados
pela largura da linha da fonte e inversamente proporcional a B20
para limitação em transformação.
- Fibras monomodo são essenciais para alta taxa de bit e enlaces
de longa distâncias.
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Figure 12: Distância máxima L versus taxa de bit B0 para seis casos de fibras. Cada linha representa a distânciamáxima L do enlace em cada taxa B0 que satisfaz os limites de atenuação e dispersão, isto é, garante a recepçãoda potência e largura de pulso necessária na recepção.
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• A escolha entre comprimento de ondas de 1300 e 1500 nm não
é obvio, pois para fibras convencionais, a dispersão cromática é
menor em 1300 nm enquanto a atenuação é menor em 1500 nm.
- Pelo uso da DSF, é possível reduzir todo o coeficiente de
dispersão cromática em 1550 nm, fazendo a operação em 1550 nm
superior a operação em 1300 nm.
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5. Gerenciamento e Compensação de Atenuação e Dispersão
5.1. Compensação de Atenuação
• O desempenho de sistemas de comunicação de fibra limitado em
atenuação pode ser melhorado pelo uso de amplificadores de fi-
bra óptica instalado em distâncias apropriadas do enlace de fibra,
figura 13.
• Este processo é limitado pelo ruído introduzido pelo próprio am-
plificador.
• Antes do sistema atingir o limite de atenuação surge a dispersão
e o sistema torna limitado em dispersão.
• Compensação de dispersão é indispensável em sistemas de co-
municação de fibra óptica de longa distância usando amplificador
óptico.
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5.2. Compensação de Dispersão
• O espalhamento do pulso é introduzido pela propagação através
da fibra óptica de comprimento L e coeficiente de dispersão Dλ.
- Esse processo é revertido pelo uso de outra fibra, chamada de
fibra de compensação de dispersão.
- Esta fibra tem coeficiente de dispersão D′λ de sinal oposto e
comprimento L′ selecionados de forma que a grandeza da disper-
são introduzida pelas duas fibras sejam iguais.
D′λL′ = −DλL (7)
• O espalhamento do pulso e a compressão introduzida pela se-
quência alternada desta fibra é mostrado na figura 14.
• As fibras de compensação são curtas, por isso seu coeficiente de
dispersão deve ser alto.
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• No comprimento de onda de 1310 nm, a fibra de compensação de
dispersão deve ter dispersão negativa.
• Isto pode ser proporcionado pelo uso de fibra com dispersão deslo-
cada (DSF).
• Para evitar a degradação causada pelo efeito não linear, as fibras
de compensação são colocadas de forma a evitar pulsos curtos ao
longo da fibra.
Figure 13: Compensação de atenuação pelo uso de amplificadores de fibra óptica.
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Figure 14: Compensação de dispersão pelo uso de segmentos de fibra com dispersão oposta.
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5.3. Compensação de Dispersão de Banda Larga: Gerenciamento de Disper-
são
• Para sistema de comunicação de banda larga, tal como WDM, a
condição de compensação de dispersão, deve ser satisfeita para
todo comprimento de onda da banda expectral.
• O erro eλ = D′λL′ −DλL deve ser zero em todos os pontos.
• Os coeficientes de dispersão são dependentes do comprimento de
onda, esta condição é difícil de satisfazer.
• A figura 15 ilustra a situação eλ = 0 em um comprimento de onda
λ1 no meio da banda, onde a compensação é perfeita.
- Um eλ positivo em que o comprimento de ondaλ2 corresponde
a uma rede com dispersão positiva.
- Um eλ negativo em que o comprimento de ondaλ3 corresponde
a uma rede com dispersão negativa.
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Figure 15: Compensação de dispersão perfeita em λ1 e compensação de dispersão imperfeita com rede dedispersão positiva e negativa em λ2 e λ3, respectivamente. O erro eλ é zero se a inclinação de Dλ e D′λ foremiguais.
• O projeto de um filtro de compensação de dispersão com os valores
apropriados do coeficiente de dispersão e inclinação é conhecido
como gerenciamento de dispersão.
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6. Comunicações com Sólitons Ópticos
• A completa compensação por dispersão ocorre naturalmente em
solitons ópticos.
• Solitons ópticos são pulsos com dispersão não linear em que a
dispersão cromática linear são completamente compensadas.
- A rede resultante é que o pulso viaja sem alterar sua largura e
forma.
• O ganho formecido pelo amplificar óptico é usado para compensar
a atenuação da fibra, mas o pulso continua sua intensidade de pico
e continua a viajar como um sóliton.
