Design and optimization next generation passive all-optical networks

Este trabalho investiga novas metodologias para as redes óticas de acesso de próxima geração (NG-OAN). O trabalho está dividido em quatro tópicos de investigação: projeto da rede, modelos numéricos para efeitos não lineares da fibra ótica, impacto dos efeitos não lineares da fibra ótica e otimização da rede. A rede ótica de acesso investigada nesse trabalho está projetado para suprir os requisitos de densidade de utilizadores e cobertura, isto é, suportar muitos utilizadores ( 1000) com altas velocidades de conexão dedicada ( 1 Gb/s) ocupando uma faixa estreita do espectro ( 25 nm) e comprimentos de fibra ótica até 100 km. Os cenários são baseados em redes óticas passivas com multiplexagem por divisão no comprimento de onda de alta densidade (UDWDM-PON) utilizando transmissores/receptores coerentes nos terminais da rede. A rede é avaliada para vários ritmos de transmissão usando formatos de modulação avançados, requisitos de largura de banda por utilizador e partilha de banda com tecnologias tradicionais de redes óticas passivas (PON). Modelos numéricos baseados em funções de transferência das séries de Volterra (VSTF) são demonstrados tanto para a análise dos efeitos não lineares da fibra ótica quanto para avaliação do desempenho total da rede. São apresentadas as faixas de potência e distância de transmissão nas quais as séries de Volterra apresentam resultados semelhantes ao modelo referência Split-Step Fourier (SSF) (validado experimentalmente) para o desempenho total da rede. Além disso, um algoritmo, que evita componentes espectrais com intensidade nulo, é proposto para realizar cálculos rápidos das séries. O modelo VSTF é estendido para identificar unicamente os efeitos não lineares da fibra ótica mais relevantes no cenário investigado: Self-Phase Modulation (SPM), Cross-Phase Modulation (XPM) e Four-Wave Mixing (FWM). Simulações numéricas são apresentadas para identificar o impacto isolado de cada efeito não linear da fibra ótica, SPM, XPM e FWM, no desempenho da rede com detecção coerente UDWDM-PON, transportando canais com modulação digital em fase (M-ária PSK) ou modulação digital em amplitude (M-ária QAM). A análise numérica é estendida para diferentes comprimentos de fibra ótica mono modo (SSMF), potência por canal e ritmo de transmissão por canal. Por conseguinte, expressões analíticas são extrapoladas para determinar a evolução do SPM, XPM e FWM em função da potência e distância de transmissão em cenários NG-OAN. O desempenho da rede é otimizada através da minimização parcial da interferência FWM (via espaçamento desigual dos canais), que nesse caso, é o efeito não linear da fibra ótica mais relevante. Direções para melhorias adicionas no desempenho da rede são apresentados para cenários em que o XPM é relevante, isto é, redes transportando formatos de modulação QAM. A solução, nesse caso, é baseada na utilização de técnicas de processamento digital do sinal.

Alteração climática dos índices de estabilidade na Peninsula Iberica

Este trabalho tem como objetivo a comparação da intensidade, frequência e distribuição de um conjunto de índices de estabilidade atmosférica simulados entre o clima histórico (1986-2005) e um cenário climático (2081-2100) na Península Ibérica. Considerou-se o cenário de emissão de gases RCP8.5. Estes índices avaliam a instabilidade atmosférica que é um elemento fundamental e percursor no desenvolvimento de tempestades. Através dos seus valores limite, é possível estimar alterações na probabilidade de ocorrência de eventos extremos que se poderão desenvolver no clima futuro, relativamente ao histórico. Primeiro, utilizou-se um conjunto de simulações do WRF com dois forçamentos: reanálises do ERA-Interim e um modelo do Max Planck Institute. De seguida, foram calculados diferentes índices de estabilidade. A validação do modelo consistiu no cálculo das médias sazonais, da sua diferença e das respetivas PDFs dos índices simulados pelo WRF-MPI e WRF-ERA. Verifica-se uma sobrestimação do CAPE, SHR6km (vento de corte) e SWEAT simulados pelo WRF-MPI. No entanto, nos campos dos índices simulados pelos dois forçamentos para o período histórico, verifica-se que os padrões espaciais são semelhantes apesar das diferenças na intensidade. Como as alterações climáticas dos índices são avaliadas através de diferenças, estas discrepâncias não invalidam a utilização do modelo no futuro. Posteriormente foram estudadas as alterações climáticas dos índices através da comparação entre o clima histórico e futuro. Estima-se um aumento da intensidade do CAPE e uma diminuição (aumento) da frequência de eventos com intensidade reduzida (elevada). Estas alterações são robustas no verão e outono. Também é esperado um aumento da intensidade do SHR6km na primavera e inverno tal como da frequência de SHR6km elevado nestas estações e uma redução da intensidade e da frequência de eventos com SHR6km elevado nas restantes. Haverá um possível aumento robusto da intensidade do SWEAT no verão e outono, bem como da frequência destes valores. Concluindo, será provável um aumento da frequência dos ambientes favoráveis ao desenvolvimento de tempestades, devido a uma maior intensidade e probabilidade de ocorrência de valores extremos do CAPE e do SWEAT. No entanto, a redução do SHR6km, poderá diminuir a organização das tempestades e o seu tempo de vida.

Educação em neurofisiologia da dor e exercício em adolescentes com dor cervical: um estudo piloto da sua efetividade

Enquadramento: A prevalência da dor cervical crónica em adolescentes está a aumentar. Estudos recentes têm comprovado a eficácia de programas de educação com base na neurofisiologia da dor e exercício na diminuição da dor, incapacidade, medo e ansiedade associados à dor crónica. Contudo, apesar deste tipo de programas apresentar resultados promissores em adultos, a sua aplicação e efetividade em populações mais jovens tem sido pouco estudada. Objetivos: Avaliar a efetividade de um programa de educação com base na neurofisiologia da dor associado a exercícios na dor cervical crónica em adolescentes na 1) frequência e intensidade da dor, 2) incapacidade associada, 3) capacidade de resistência dos músculos flexores e extensores profundos da cervical e estabilizadores da omoplata, 4) ansiedade e 5) catastrofização. Métodos: Um total de 43 adolescentes com idade entre os 15 e os 18 anos da Escola Secundária Dr. João Carlos Celestino Gomes participaram neste estudo. Foram avaliadas a intensidade, duração e frequência da dor cervical, a incapacidade associada e a resistência dos músculos flexores e extensores profundos da cervical e estabilizadores da omoplata através dos testes dos flexores e extensores profundos e estabilizadores da omoplata, respetivamente. Foram também avaliados os níveis de ansiedade, catastrofização e perceção de mudança através do Inventário de Ansiedade Estado-Traço, da Escala de Catastrofização da Dor e da Escala de Perceção Global de Mudança. Resultados: O número de participantes a referir dor na semana que precedeu a avaliação no grupo experimental reduziu em 28,5%. Verificou-se uma interação significativa entre o momento de avaliação (antes da intervenção vs após a intervenção) e o grupo (experimental vs. controlo) para as variáveis resistência dos flexores profundos e catastrofização e um efeito do momento e do grupo (mas não uma interação) para a dor, incapacidade, resistência dos músculos extensores e estabilizadores da omoplata e ansiedade traço (p<0.05). Dos 21 participantes do grupo experimental, 85,7% referiu mudanças significativas na Escala de Perceção Global de Mudança. Conclusão: A educação em neurofisiologia da dor é uma intervenção que poderá ser utilizada em adolescentes com dor crónica, com resultados significativos na redução da dor, melhoria da resistência muscular dos músculos flexores e extensores profundos da cervical e estabilizadores da omoplata e diminuição da catastrofização.