C O M U N I C A C I O N E S P O R F I B R A Ó P T I C A
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I T R I C K K L E N N E R
G A B R I E L U R R U T I A
Enlaces ópticos vía espacio libre (FSO)
¿Qué son las FSO?
Son sistemas de comunicación óptica
No necesitan de cable o fibra para propagarse
Son usados para distancias cortas
Un poco de historia
Uno de los primeros sistemas de comunicacionesópticas por espacio libre fueron aplicados por los griegos.
En el siglo XX
Sistemas de comunicaciones ópticas fueronutilizados en barcos.
En la guerra
El Heliógrafo fue un instrumento usado en campañas para transmisión de datos en códigomorse
Actualidad
Actualmente se usa mayoritariamente en controlesremoto
También es usada en comunicaciones entre satélitesen el espacio.
Actualidad
Creación de redes que accesen al backbone de fibra óptica en áreas urbanas.
Transmisión ideal
Se considera una transmisión: Sin Perturbacionesatmosfericas.
Se tiene la ecuación de enlace:
PRx =PTx ·GTx ·Gr ·GRx ·Asystem,lin
Transmisión ideal
Cada factor de la ecuación de enlace es:
La ganancia del transmisor
Pérdida de espacio libre
GTx = 32Q2
Gr =l
4p ×L
æ
èçö
ø÷
2
Transmisión Ideal
Ganancia del receptor
Y finalmente
Que representa todas las otras perdidas dependientes del sistemacomo:
• Mal alineamiento entre el transmisor y receptor
• Pérdidas del telescopio
• Pérdidas por separación
GRx =p ×D
l
æ
èçö
ø÷
2
Asystem,lin
Efectos atmosféricos
Se originan debido a la interacción con partículas ensuspensión.
850 nm 1550 nm
Determinación de parámetros
Los parámetros de dispersión son determinados en su mayoría en forma empírica
Absorción
La atmósfera se caracteriza por la siguiente “ventana de transmisión”
Absorción
Otra fuente de pérdidas debido a absorción son la presencia de partículas provenientes de aerosoles.
Rayleigh Scattering
Mie Scattering
El esparcimiento Mie a diferencia del Rayleigh no es tan dependiente de la longitud de onda sino del diámetro de la partícula.
Efectos atmosféricos: Una aproximación
Una manera de estimar las pérdidas producidas porlos efectos atmosféricos es:
Donde V es la visibilidad y que está dado por:
Ae[dB / km] =17
V[km]
0.55
l[mm]
æ
èçö
ø÷
q
q =
1, 6 V > 50[km]
1.3 6[km]£V £ 50[km]
0.585 ×V1
3 V < 6[km]
ì
í
ïï
î
ïï
Una nueva ecuación de enlace
Para agregar mayor precisión se agregan las pérdidasproducidas por los efectos atmosféricos.
Donde :
es el margen del link.
es la sensibilidad del receptor.
Mlink[dB] = PRx,dBm - Sr - L[km]× Ae
M link
Sr
Otra distorción: IRT
Una distorción no considerada en la aproximaciónanterior es la provocada por la turbulencia que afectaal índice de refracción.
Rayo láser inicial (izquierda) y el recibido (derecha)
¿Por qué se produce IRT?
¿Cómo medir el efecto de IRT en el enlace?
Una buena forma de medir el efecto de la turbulenciaes:
Donde:
es la potencia promedio recibida
Afade[dB] =10 ×LogPRx
Sr
é
ëê
ù
ûú
PRx
Ecuación de enlace final
Luego de agregar la pérdida provocada por lasturbulencias la ecuación de enlace resultante estádada por:
Mlink[dB] = PRx,dBm - Sr - L[km]× Ae - Afade
Ventajas Desventajas
Fácil de desarrollar
No hay licencias paraese espectro en espaciolibre
Alta taza de transmisión
Bajo BER
Inmune a camposelectromagnéticos
Dispersión.
Sensible a los cambiosdel clima.
El sol.
Ventajas y Desventajas
Referencias
http://www.informit.com/articles/article.aspx?p=26141
“An Introduction to Free-space OpticalCommunications” - Hennes Henniger, Otaka Wilfert.
“Free Space Optics” - J. R. Souza.
“Free Space Optics An Overview” - Snehil Tiwari.
Survey of FSO – Frédéric Demers, HalimYanikomeroglu.
¿Consultas?
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