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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
2 0 1 1
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)
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¿Qué son las FSO?
Son sistemas de comunicación óptica
No necesitan de cable o fibra para propagarse
Son usados para distancias cortas
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Un poco de historia
Uno de los primeros sistemas de comunicacionesópticas por espacio libre fueron aplicados por los griegos.
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En el siglo XX
Sistemas de comunicaciones ópticas fueronutilizados en barcos.
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En la guerra
El Heliógrafo fue un instrumento usado en campañas para transmisión de datos en códigomorse
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Actualidad
Actualmente se usa mayoritariamente en controlesremoto
También es usada en comunicaciones entre satélitesen el espacio.
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Actualidad
Creación de redes que accesen al backbone de fibra óptica en áreas urbanas.
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Transmisión ideal
Se considera una transmisión: Sin Perturbacionesatmosfericas.
Se tiene la ecuación de enlace:
PRx =PTx ·GTx ·Gr ·GRx ·Asystem,lin
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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
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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
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Efectos atmosféricos
Se originan debido a la interacción con partículas ensuspensión.
850 nm 1550 nm
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Determinación de parámetros
Los parámetros de dispersión son determinados en su mayoría en forma empírica
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Absorción
La atmósfera se caracteriza por la siguiente “ventana de transmisión”
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Absorción
Otra fuente de pérdidas debido a absorción son la presencia de partículas provenientes de aerosoles.
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Rayleigh Scattering
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Mie Scattering
El esparcimiento Mie a diferencia del Rayleigh no es tan dependiente de la longitud de onda sino del diámetro de la partícula.
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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
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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
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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)
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¿Por qué se produce IRT?
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¿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
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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
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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
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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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