Questões de Concursos Públicos - NC-UFPR

Na análise de uma fibra óptica cilíndrica circular, costuma-se definir a quantidade denominada frequência normalizada V, que é dada pela seguinte equação: em que ? é o raio do núcleo da fibra, n é o índice de refração do núcleo, ? é o comprimento de onda de operação da fibra (referido ao vácuo) e ? é a diferença relativa entre o índice de refração do núcleo e o da casca. Somente se a condição V<2,405 for satisfeita a propagação será garantidamente monomodal no comprimento de onda de operação. Considerando a janela óptica de ? = ?, ???, uma fibra óptica com índice de refração do núcleo n=1,5 e ? = ?, ????, é correto afirmar:

Um parâmetro muito relevante na avaliação de capacidade de transmissão de uma fibra óptica é o limite do produto entre a taxa de bits B máxima que ela é capaz de transmitir, medida em bits/segundo, e o comprimento L da fibra (em km), designado por BL. Com relação ao produto BL, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas: ( ) O produto BL em fibras multimodo é governado essencialmente pelo efeito de dispersão modal, que por sua vez está associado às diferentes velocidades de propagação dos diversos modos presentes na fibra. ( ) Para duas fibras ópticas empregando os mesmos materiais de fabricação e operando no mesmo comprimento de onda, porém com diferentes raios do núcleo, tal que uma delas opere monomodo e a outra multimodo, sabe-se que a fibra monomodo possuirá um produto BL muito menor do que a fibra multimodo. ( ) Para uma determinada fibra óptica, dado o valor do produto BL máximo da fibra, ao aumentarmos o comprimento L de uma fibra óptica, deveremos necessariamente diminuir a taxa de transmissão máxima B, na proporção inversa do aumento do comprimento L. ( ) A fibra óptica multimodo de perfil de índice gradual é um aperfeiçoamento das fibras ópticas de operação multimodo de perfil de índice degrau cuja finalidade é a de diminuir o efeito de dispersão temporal e aumentar o produto BL da fibra. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.

Sabe-se que a relação entre a potência óptica de saída Popt (medida em mW) e a corrente I (medida em mA) que circula através de um diodo laser é dada pela expressão Popt = A (I – Ith), se I > Ith, sendo que A é uma constante característica do diodo e Ith é denominada corrente de limiar. Quando a corrente é menor do que a corrente de limiar, ou seja, I < Ith, a potência óptica de saída é nula (Popt = 0). As constantes A e Ith são dependentes da temperatura de operação. Em geral, vamos assumir que a tensão direta sobre o diodo laser no ponto de operação acima da corrente de limiar é um valor constante, independente da corrente I. Considere a figura (a), que mostra o circuito de polarização DC de um diodo laser, em que o resistor R é utilizado para definir o ponto de operação, bem como o gráfico de potência óptica de saída em função da corrente sobre o diodo laser operando em temperatura ambiente (figura (b)). Assumindo que a tensão direta sobre o diodo laser no ponto de operação desejado seja de 2 V, para que ele opere emitindo 3 mW de potência óptica, os valores de corrente I e do resistor R no circuito de polarização devem ser, respectivamente, de:

Um divisor (ou splitter) óptico é um dispositivo muito importante em sistemas de comunicações ópticas, para permitir a divisão da potência P de um sinal óptico entre N terminais de saída. Os splitters ópticos em geral dividem o sinal em N = 2m saídas, sendo m = 1, 2, 3... um número inteiro. Sabe-se que cada divisão da potência P por um fator de 2 corresponde a uma atenuação de 3dB na potência de saída, quando se mede a potência em escala logarítmica. Nesse sentido, considerando-se um splitter 1:8 (divisor por 8), com uma potência óptica de entrada de 10 dBm, e desprezando qualquer perda por conectorização, a potência nos terminais de saída será de:

Atualmente, em sistemas de comunicação óptica, os cabos ópticos aéreos são instalados aproveitando-se a infraestrutura existente das linhas de transmissão de energia elétrica. Quando instalados nas torres de sistema de energia em alta tensão, os cabos ópticos podem estar sujeitos à presença de altos campos elétricos de baixa frequência. Nesse caso, é correto afirmar:

Uma fibra óptica monomodo apresenta coeficiente de atenuação de 0,5 dB/km. Considere, por questão de simplicidade, que as perdas por conectorização e emendas ópticas valem 1 dB em cada emenda ou conector. Um link de fibra óptica ligando dois pontos A e B distantes 10 km entre si apresenta uma emenda a cada 2 km e dois conectores localizados nos extremos da fibra. Para um receptor óptico que opera com sensibilidade mínima de -20 dBm, a potência mínima inserida pela fonte óptica no início do link para que possa operar no limiar de recepção deverá ser de:

Um OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) é um refletômetro no domínio do tempo muito utilizado na caracterização de fibras ópticas, conectores e emendas. Basicamente, injeta-se um pulso óptico na fibra óptica que se quer analisar e mede-se a intensidade e atraso das várias reflexões ao longo da fibra, que voltam ao ponto de entrada do sinal na fibra. As reflexões ocorrem devido a falhas na fibra óptica, espalhamento Rayleigh, regiões com curvas, conectores, emendas e terminações da fibra, permitindo também a medição do comprimento L de uma fibra e a atenuação de sinal em função da distância. Um esboço do gráfico típico obtido em um OTDR para uma fibra sem emendas ou conectores, terminada a L = 20 km do OTDR, é mostrado na figura ao lado: Com base no gráfico apresentado, o valor aproximado do coeficiente de atenuação dessa fibra é de:

Com relação às redes ópticas e suas principais topologias, numere a coluna da direita de acordo com sua correspondência com a coluna da esquerda. 1. Topologia em árvore. 2. Topologia em anel. 3. Topologia em estrela. 4. Topologia em barramento. ( ) Os usuários são conectados ao terminal de linha óptica (OLT) através de derivações de um entroncamento principal, permitindo conexão ponto-multiponto. ( ) É a mais adequada para uma rede óptica passiva (PON) em uma rede local (LAN), pois permite o compartilhamento de infraestrutura entre todos os usuários, reduzindo custos, com o sinal sendo levado de uma OLT até um splitter, que divide o sinal entre os N usuários finais. ( ) Os usuários finais são conectados diretamente a um terminal de linha óptica (OLT), permitindo grandes taxas de transmissão de dados e uso de bandas dedicadas ao usuário final. ( ) Permite adotar esquemas de redundância e segurança, com conexão ponto-multiponto, porém torna difícil a administração e localização de defeitos. Assinale a alternativa que apresenta a numeração correta da coluna da direita, de cima para baixo.

Em engenharia de telecomunicações e projeto de sistemas de comunicação óptica, é bastante útil converter as unidades de medida de potência para uma escala logarítmica em decibel (dB). Uma vez que a potência é medida em watts, um valor de potência em escala logarítmica será dado pela equação PdB = 10 log10 (P/Pref), sendo Pref um valor de referência de potência. A unidade de medida na escala logarítmica é expressa por dB seguido de uma letra que indica a escala de referência. Duas unidades de medida muito utilizadas em sistemas de comunicação referentes à potência de sinal em escala logarítmica são o dBW e o dBm, cujas potências de referência Pref valem 1 W e 1 mW, respectivamente. Nesse caso, 1 W corresponde a 0 dBW, e 1 mW corresponde a 0 dBm. Assim, a relação correta para a conversão entre as unidades dBW e dBm é:

Considere o diagrama esquemático de uma rede óptica utilizando a tecnologia PON para levar a fibra até a casa do usuário final (FTTh – Fiber to the home), apresentado na figura ao lado: Considere que o equipamento receptor óptico do usuário P64 tem sensibilidade de -20 dBm. O Hub tem taxa de dados de downstream de 2,5 Gbps. As fibras ópticas ligando o Hub até o splitter de 1:64 usuários, numa distância L1 = 5 km, bem como o cabo óptico que liga o splitter ao P64, com L2 = 200 m, apresentam coeficientes de atenuação de 0,5 dB/km. Os conectores nas terminações das fibras apresentam perdas de 1 dB. Suponha não haver emendas nas fibras ao longo dos trechos considerados. Para uma margem de garantia de 10 dBm acima da sensibilidade mínima do receptor, a potência Po na saída do Hub e a taxa de dados para o usuário final terão, respectivamente, os valores aproximados de: