Influência dos formatos de modulação no desempenho dos sistemas ts-ocdma.

The efficient use of a transmission channel can be achieved by means of Code Division Multiple Access (CDMA) technology. This multiplexing technique uses spectral spreading to allow multiple users to share the transmission medium asynchronously. CDMA systems applied to the optical medium are known as OCDMA systems and these can be classified as coherent or incoherent, depending on how the user code is applied to the optical signal. The present work performs a comprehensive analysis on the influence of digital modulation techniques on a coherent OCDMA system with Time-Spread (TS-OCDMA). In this context, the simulation variables were approximated to values of practical systems, so that the results of this work can be a reference for a real implementation. Thus, the performances of OCDMA systems with different digital modulations are compared in terms of bit error rate (BER).FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)A utilização eficiente de um canal de transmissão pode ser alcançada por meio da tecnologia de acesso múltiplo por divisão de código (CDMA -Code Division Multiple Access). Essa técnica de multiplexação utiliza o espalhamento espectral para permitir que múltiplos usuários possam compartilhar o meio de transmissão de forma assíncrona. Os sistemas CDMA aplicados ao meio óptico são chamados de sistemas OCDMA e estes podem ser classificados como coerentes ou incoerentes, dependendo de como o código é aplicado ao sinal óptico. O presente trabalho realiza uma análise detalhada sobre a influência das técnicas de modulações digitais em um sistema coerente OCDMA com codificação de temporal de fase (Optical Time-Spread - TS-OCDMA). Nesse contexto, objetivou-se aproximar as variáveis das simulações a valores de sistemas práticos, de forma que os resultados deste trabalho possam ser referência para uma implementação real. Assim, os desempenhos dos sistemas OCDMA com diferentes modulações digitais são comparados em termos de taxa de erro de bit (BER – Bit Error Rate)

Análise de escalabilidade de sistemas TS-OCDMA

Today's society demanding more efficient communications systems that enable higher traffic rates. In this context, many researches are designed to create new systems or to improve existing ones. This work studies the scalability of the OCDMA system applied by phase-temporal scattering (TS-OCDMA) technique, in order to verify the influence of several optical components in the system's performance. Its implementation contemplates several important concepts of optical communications and aims to optimize its operation so that it provides high rates with a greater number of simultaneous users. During the work, several scenarios are tested in the implementation and in the configuration of the system, always considering situations close to reality, making it possible to test the influence of each one of these variations and to find relevant characteristics that allow to improve the functioning of the system. The parameters of transmission rate, number of users, code extension, link length, use of amplifiers, MAI rejection devices, among others influence the performance of the system are investigated. The main figure of merit is the BER, which measures the number of errors committed in a transmission. Also, other parameters, like power budget and eye diagram are observed in order to show information relevant to the operation of the system. Key words: Phase temporal coding (TS), Optical Code Division Multiple Access (OCDMA), Optical codes, Optical communications systems, Optical fiber.Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)A sociedade atual demanda cada vez mais de sistemas de comunicações mais eficientes e que possibilitem maiores taxas de tráfego. Devido a isso, muitas pesquisas são desenvolvidas com intuito de criar novos sistemas ou aperfeiçoar os já existentes. Este trabalho estuda a escalabilidade do sistema OCDMA aplicado via técnica de espalhamento temporal de fase (TS-OCDMA), com o objetivo de verificar a influência de diversos componentes ópticos no desempenho desse sistema. A sua implementação contempla diversos conceitos importantes de comunicações ópticas e visa otimizar o seu funcionamento para que este seja possível obter altas taxas de transmissão com um maior número de usuários simultâneos. Durante o trabalho, são testadas diversas variações na implementação e na configuração do sistema, sempre considerando situações próximas a realidade, possibilitando testar a influência de cada uma dessas variações no desempenho do sistema. São investigados os parâmetros taxa de transmissão, número de usuários, extensão do código, o comprimento do enlace, uso de amplificadores e dispositivos de rejeição de MAI. A principal figura de mérito empregada neste trabalho é a BER, que mede a taxa de erros de bits cometidos em uma transmissão. Além disso, outros parâmetros observados são o orçamento de potência e o diagrama do olho, que mostram informações relevantes ao funcionamento do sistema. Palavras-chaves: Codificação temporal de fase (TS), Acesso Múltiplo por Divisão de Código Óptico (OCDMA), Códigos ópticos, Sistemas de comunicações ópticas, Fibra óptica

Inteligência Swarm e Equilíbrio de Verhulst Aplicados à Alocação de Potência em Redes Ópticas CDMA Particionadas

A utilização da técnica de acesso múltiplo por divisão de códigos (CDMA) em redes puramente ópticas foi proposta levando-se em consideração sua ampla largura de banda óptica. O CDMA óptico é uma técnica que permite a múltiplos usuários compartilharem simultaneamente o mesmo canal de fibra de modo assíncrono sem \textit{delay} e sem a necessidade de gerenciamento de recursos (\textit{scheduling}). No entanto, os níveis de interferência de múltiplo acesso (MAI) são significativos nesses sistemas devido à natureza da detecção de potência incoerente. A redução desse efeito de interferência é crucial na melhoria de desempenho dos sistemas CDMA ópticos. Neste sentido, propõe-se a utilização de mecanismos de alocação de recursos, particularmente de potência, que garantam a cada usuário um desempenho mínimo aceitável em termos de taxa de erro de bit (BER). No estratégia de controle de potência centralizado é necessário que um nó central tenha informações sobre o ganho de todos os links. Por sua vez, no controle de potência particionado (rede de acesso e rede de \textit{broadcast}) verifica-se que os sinais ópticos após o acoplador estrela não contribuem na determinação da MAI e por conseguinte não afetam o balanço de potência associado a cada laser. Neste trabalho, analisa-se o problema do controle de potência para redes ópticas CDMA particionadas (p-OCDMA), sob dois pontos de vista distintos: a) modelo matemático de crescimento populacional de Verhulst, discutido em [1]; b) abordagem heurística denominada inteligência \emph{swarm} (PSO -- \textit{particle swarm optimization}). Extensivas simulações e resultados numéricos indicaram que tanto o modelo de Verhulst quanto o PSO são adequados para resolver o problema do controle de potência em redes p-OCDMA, sob o ponto de vista da otimização uni-objetivo, com resultados de convergência satisfatórios para uma variedade de cenários de operação para o sistema p-OCDMA. Finalmente, uma análise de complexidade em termos de número de operações, é realizada no sentido de obter uma quadro comparativo mais realista para as duas metodologias de otimização, indicando claramente a superioridade da abordagem analítica-iterativa da abordagem de Verhulst

Redes de Bragg em fibra óptica

O presente trabalho tem por objectivo o estudo e desenvolvimento de Redes de Bragg em fibra óptica. As redes de Bragg em fibra óptica são componentes ópticos com capacidades de filtragem únicas, tornando-os bastante úteis no desenvolvimento de diversos dispositivos para as comunicações ópticas ou como sensores de alta precisão para a biomecânica, a aeronáutica, o ambiente ou a engenharia civil. Deste modo, foi efectuada uma abordagem teórica onde foram demonstrados e simulados os princípios de funcionamento das redes de Bragg. Para isso, utilizou-se a teoria dos modos acoplados em fibra óptica. Posteriormente, foi descrito o sistema de gravação implementado para a gravação de redes de Bragg. O sistema permite a gravação de redes de Bragg por quatro métodos distintos. Foi também desenvolvido um modelo teórico do sistema, que permite tornar o processo de gravação totalmente automatizado. Implementaram-se diferentes técnicas de caracterização de redes de Bragg. Entre elas, destaca-se a aplicação de pressão pontual, que permite obter informação espacial sobre estruturas complexas baseadas em redes de Bragg. Foram desenvolvidos e caracterizados diferentes dispositivos baseados em redes de Bragg com aplicações nas comunicações ópticas, tais como filtros, compensadores de dispersão e sensores biomecânicos. Foram também estudadas as redes de Bragg gravadas em fibra de elevada birrefringência. Devido às propriedades únicas de filtragem no comprimento de onda e na polarização, foi possível desenvolver diversos dispositivos com aplicações na compensação da dispersão dos modos de polarização, na conversão de comprimentos de onda e na geração de bombas ópticas. Com base nestas redes especiais, foram também desenvolvidos métodos de optimização de sistemas de comunicação óptica.The objective of this thesis is the study and development of fiber Bragg gratings, which have unique optical processing properties. Therefore, Bragg gratings are quite interesting for the development of devices for optical communications, biomechanics, environment or civil. The work started with a theoretical analysis of the coupled mode theory applied to fiber Bragg gratings. The theoretical study was completed with the study of some simulation techniques. The recording of fiber Bragg gratings was also addressed in this work, were an automated recording setup has been implemented, based on the theoretical model developed in this thesis. We proceeded with the study and implementation of different characterization techniques. One of them is based on the local pressure, which enable the characterization of complex structures based on fiber Bragg gratings. We have also studied and implemented different devices, based on Bragg gratings, for dispersion compensation, optical filtering and biomechanical sensing. Finally, we have studied fiber Bragg gratings written in highly birefringent fibers. These components have exceptional properties regarding the filtering in wavelength and polarization, which enabled the implementation of devices for polarization mode dispersion compensation, optical pumps and wavelength conversion. Some optimization techniques, based on these gratings, for optical communications, were also developed

Distribuição de sinais UMTS sobre fibra óptica

Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesO principal objectivo deste trabalho passa por descrever, demonstrar e simular um novo conceito de sistema de comunicação opto-electrónico. Este novo conceito de sistema de comunicação híbrido consiste em aplicar Code Division Multiple Access (CDMA) eléctrico num sistema Wavelength Division Multiplexing (WDM) óptico por forma a que a cada comprimento de onda seja atribuído um código ortogonal CDMA único antes da modulação do respectivo LASER. O objectivo desta abordagem é recuperar o canal de informação presente em cada comprimento de onda, depois de passar novamente para o domínio eléctrico num fotodíodo, sem a necessidade de utilizar filtros ópticos. Neste trabalho é feita a descrição detalhada deste conceito e das suas possíveis limitações, por simulação de um sistema de comunicações óptico que utiliza o conceito de referido, concluindo-se acerca da sua viabilidade. ABSTRACT: The purpose of this work is to describe and demonstrate a new concept of optoelectronic communications system. This new concept of a hybrid communication system consists of applying electric Code Division Multiple Access (CDMA) on a system using optic Wavelength Division Multiplexing (WDM) so that each optic carrier wavelength has a unique orthogonal CDMA code after each LASER is modulated. The main goal of this approach is to recover the information in each optical carrier wavelength without the need of optical filters. This is possible because, after converting the signals from the optic domain back to the electric domain the information of a given channel can be recovered using its unique orthogonal CDMA code. In this work, a detailed description of this new concept is made and its greatest limitations are asserted. Afterwards the system is simulated in order to confirm the concept’s viability

Requisitos para redes NG-PON2

Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesHoje em dia, o comum entendimento é que as novas redes de acesso em fibra óptica poderão fornecer capacidades ilimitadas; no entanto, na realidade, os aspectos práticos de implementação, as opções arquitecturais e de desempenho de equipamentos de rede levam quase sempre a uma capacidade limitada, embora bastante superior à actualmente disponível pelas redes de cobre. Sendo assim, é preciso continuar a progredir na descoberta de novas soluções que permitam superar estas questões. Para que isso seja possível, será aqui apresentado um estudo das redes de próxima geração em termos das opções para existentes para combater as limitações actuais tentando obter uma direcção para os próximos anos. Neste documento é apresentado um estudo das redes de acesso anteriores a NG-PON2, são procuradas em projectos actuais de grande envergadura e em publicações actuais de grupos de investigação de relevo tendências que contribuam para os vários requisitos de NG-PON2.Nowadays, the common understanding is that the new access networks in optical fiber can provide unlimited capabilities; however, in reality, the practical aspects of the implementation, the architectural and network equipment performance options often lead to limited capacity values, although far superior to those currently available for copper networks. Therefore, we must continue to progress in finding new solutions to address these issues. To make this possible, a study of next-generation networks will be presented here, presenting the options available to tackle the existing constraints and to try to get a direction for the following years. In this document, a study of the access networks prior to NG-PON2 is presented, as well as trends in current projects in major publications and in relevant current research groups that contribute to the various requirements for NG-PON2

Gravação de redes de Bragg avançadas em fibra óptica

Mestrado em Engenharia FísicaA necessidade de soluções tecnológicas que se apresentem flexíveis e eficientes é cada vez maior, justificada pela crescente exigência de mercado que tem vindo a acontecer ao longo dos últimos anos. As redes de Bragg em fibra óptica são componentes ópticos com capacidades de filtragem únicas, tornando-os bastante úteis no desenvolvimento de diversos dispositivos para as comunicações ópticas, sensores, entre outros. O presente trabalho tem por objectivo o desenvolvimento de um sistema de optimização de produção de redes de Bragg avançadas em fibra óptica. O objectivo principal foi a concepção de um processo automático que permita o fabrico deste tipo de dispositivos de uma forma simples, eficaz e eficiente. Foi desenvolvido um modelo teórico do sistema, que permite tornar o processo de gravação totalmente automatizado. O objectivo final consiste na obtenção de um método flexível que permita uma elevada reprodutibilidade na definição dos parâmetros das redes produzidas. Foram gravadas vários tipos de redes de Bragg e posteriormente comparadas com simulações. ABSTRACT: The need for technology solutions which are flexible and efficient is increasing, justified by the increasing demand of the market that we have seen over recent years. The fiber Bragg gratings are optical components with unique filtering capabilities, making them useful in the development of various devices for optical communications, sensors, among others. This study focuses on the development of a system optimization production of advanced fiber Bragg gratings. The main objective was to design an automatic process that allows the manufacture of such devices in a simple, effective and efficient way. It was developed a theoretical model of the system, which makes the recording process completely automated. The ultimate goal is to obtain a flexible method that allows a high reproducibility in defining the parameters of the Bragg gratings produced. Were recorded various types of Bragg gratings and later compared with simulations

Comunicações Móveis Celulares e Sem Fios Aplicadas a e-Saúde em Ambientes Hospitalares

As comunicações móveis celulares e sem fios, tem sido um grande avanço nas telecomunicações, possibilitando o surgimento de várias tecnologias que mudaram a nossa forma de comunicar. Graças ao avanço da comunicação sem fios na área de saúde, surgiram as redes sem fio de área corporal (WBAN), graças a esta tecnologia, é possível monitorizar um paciente a longa distância. Uma WBAN é constituída por um conjunto de dispositivos que são colocados ao redor ou dentro do corpo humano. Estes dispositivos nós sensores, atuadores e controladores que coletam e enviam dados específicos para dispositivos médicos. O processo de envio de dados coletados por dispositivos médicos é composto por três camadas diferentes: a comunicação IntraWBAN, Comunicação Inter-WBAN e Comunicação Além-WBAN. A camada física (PHY) e a subcamada MAC da rede WBAN foram especificada pela norma IEEE 802.15.6. Podem ser utilizadas em várias tecnologias nas redes WBAN como, por exemplo ZigBee, Wi-Fi, Bluetooth/BLE. Na tecnologia 5G NR, em quase todos os pontos da medição, identificou-se as operadoras MEO e NOS, sendo o ponto inicial a exceção. Já na tecnologia LTE, embora tendo MEO e NOS quase presentes em todas as zonas, a melhor qualidade de sinal pertence a operadora NOS. Com base nestes resultados, para as tecnologias analisadas LTE, UMTS, 5G NR, e NB-IoT, as zonas que precisam da melhoria de cobertura, são nos pontos 17, 19, 21 e no primeiro ponto de medição (porta de entrada das consultas externas). Um dos maiores problemas com que as redes WBANs se deparam, é a vida útil dos nós, uma limitação causada pelo consumo energético. Por isso, nas comunicações fora do corpo humano, como no caso de rastreio e localização dos ativos num hospital, e não só, a implementação da tecnologia Bluetooth Low Energy (BLE), pode ser uma solução energética eficiente o rastreio de ativos (dispositivos e pessoas) para dispositivos BLE que um oferece o serviço de rastreio e localização dos ativos. As tags depois de serem configurados com os APs que possuem a tecnologia, são capazes de fornecer trajeto e localização dos ativos. A plataforma Meridian Editor da Aruba, permite não só localizar os ativos, mas também permite ao usuário introduzir o mapa de um lugar específico, estabelecer limites para ativos no mapa, e receber notificações quando estes perímetros forem violados.Cellular and wireless mobile communications have been a major advance in telecommunications, enabling the emergence of various technologies that have changed the way we communicate. Thanks to the advancement of wireless communication in healthcare, wireless body area networks (WBAN) have emerged, thanks to this technology, it is possible to monitor a patient over long distance. A WBAN is made up of a set of devices that are placed around or inside the human body. These devices are sensors, actuators and controllers that collect and send specific data to medical devices. The process of sending data collected by medical devices comprises three different layers: Intra-WBAN communication, Inter-WBAN communication and Beyond-WBAN communication. The physical layer (PHY) and MAC sublayer of the WBAN network were specified by the IEEE 802.15.6 standard. They can be used in various technologies on WBAN networks such as ZigBee, Wi-Fi, Bluetooth/BLE. In 5G NR technology, at almost all measurement points, MEO and NOS operators were identified, with the initial point being the exception. As for LTE technology, despite having MEO and NOS almost present in all areas, the best signal quality belongs to the NOS operator. Based on these results, for the analyzed technologies LTE, UMTS, 5G NR, and NB-IoT, the areas that need coverage improvement are at points 17, 19, 21 and at the first measurement point (entry port for queries external). One of the biggest problems that WBAN networks face is the useful life of the nodes, a limitation caused by energy consumption. Therefore, in communications outside the human body, as in the case of tracking and locating assets in a hospital, and not only, the implementation of Bluetooth Low Energy (BLE) technology, tracking assets (devices and people) for BLE devices that one offers the asset tracking and location service. The tags, after being configured with the APs that have the technology, are able to provide the path and location of the assets. Aruba's Meridian Editor platform not only allows locating assets, but also allows the user to enter the map of a specific place, set boundaries for assets on the map, and receive notifications when these perimeters are breached

Fiber-to-the-home (FTTH): estudo sobre aumento de banda passante nas redes de acesso com uso de redes ópticas passivas

The exponential increase in data traffic on the Internet imposes new challenges for telecommunications systems. However, there is a complex scenario to be studied by the developers of these technologies. There is need to combine the commitment to serve the interests of the operators, to increase its net revenue and the interests of customers, who increasingly seek to obtain a higher data transmission rate. In the face of this new reality, several solutions have been discussed in optical communications. Among them is the FTTH (Fiber To The Home), which has been credited as one of the main options to provide increased bandwidth in access networks, major bottleneck of current Internet. Thus, in the present work, a study was conducted on existing optical technologies, demonstrating the use of PONs (Passive Optical Networks), which provide a reduction in implementation costs of FTTH technology with uses a point-tomultipoint architecture in the access networks. Overall, it demonstrates the feasibility of using the FTTH PONs environment to replace xDSL (Digital Subscriber Line).O aumento exponencial no tráfego de dados na Internet impõe novos desafios para os sistemas de telecomunicações. Entretanto, há um complexo cenário a ser estudado pelos desenvolvedores destas tecnologias. Há necessidade de se aliar o compromisso em atender aos interesses das operadoras de telefonia, em aumentar suas receitas líquidas e os interesses dos clientes, que buscam cada vez mais obter uma maior taxa de transmissão de dados. Em face a esta nova realidade, diversas soluções têm sido discutidas no âmbito das comunicações ópticas. Dentre elas encontra-se a tecnologia FTTH (Fiber To The Home), a qual tem sido creditada como uma das principais opções para proporcionar o aumento de largura de banda nas redes de acesso, grande gargalo da Internet atual. Desta forma, no presente trabalho, é realizado um estudo sobre as tecnologias ópticas existentes, evidenciando o uso das PONs (Passive Optical Networks), que proporcionam uma redução nos custos de implementação da tecnologia FTTH com uso de uma arquitetura ponto-multiponto nas redes de acesso. De maneira geral, prova-se a viabilidade do uso das PONs no ambiente FTTH em substituição à xDSL (Digital Subscriber Line)

Planeamento de experiências : modelos e desafios dos planos em blocos incompletos.

O principal objetivo de um Planeamento de Experiências reside essencialmente na procura de relações entre variáveis e na comparação de níveis de fatores, recorrendo ao tratamento estatístico dos dados recolhidos. A utilização de blocos no Planeamento de Experiências é fundamental, pois permite reduzir ou eliminar a variabilidade introduzida por fatores que podem influenciar a experiência mas que não interessam e/ou não foram explicitamente incluídos durante o planeamento. Neste trabalho apresentamos os resultados do estudo e investigação dos Planos em Blocos Incompletos Equilibrados (BIBD), Planos em Blocos Incompletos Equilibrados com repetição de blocos (BIBDR) e Planos em Blocos Incompletos com blocos de diferentes dimensões (VBBD). Exploramos algumas propriedades e métodos de construção destes planos e ilustramos, sempre que possível, com exemplos. Tendo como base o planeamento em blocos, apresentamos uma aplicação dos BIBDR na área da Educação com o objetivo de comparar cinco domínios do pensamento algébrico de uma amostra de alunos do 1º ano do ensino superior em Cabo Verde. Para a análise dos dados da amostra foi utilizado o software R, versão 2.12.1. Pudemos constatar que existem diferenças significativas entre alguns dos domínios do pensamento algébrico, nomeadamente entre os domínios da Generalização da Aritmética e Tecnicismo Algébrico com os restantes domínios. Recomendamos a escolha de uma amostra mais representativa constituída por alunos de todas as instituições superiores de Cabo VerdeThe main purpose of an Experimental Design resides mainly in the search for relationships between variables and in comparing levels of factors, using statistical treatment of collected data. The use of blocks in Experimental Design is essential because it allows reducing or eliminating the variability introduced by factors that can influence the experience but are not of main interest and/or were not explicitly included during experiments. In this work we present the results of the study and research of Balanced Incomplete Block Designs (BIBD), Balanced Incomplete Block Designs with repeated blocks (BIBDR) and the Incomplete Blocks Designs with blocks with different dimensions (VBBD). We explore some properties and construction methods of such designs and illustrate, when possible, with examples. Based on Block Designs, we present an application of BIBDR in Education, with the aim of comparing five domains of algebraic thinking in a sample of 1st year students of higher education in Cape Verde. For the analysis of sample data, the software R was used, version 2.12.1. We observed that significant differences exist between some of the domains of algebraic thinking, especially among the domains of Generalization of Arithmetic and Algebraic Technicality with the remaining areas. For a more representative sample, we recommend a bigger sample consisting of students from all higher institutions of Cape Verde