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.

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