CUALES SON LAS COMUNICACIONES ÓPTICAS EN ESPACIO LIBRE

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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

TELECOMUNICACIONES III

TEMA:

COMUNICACIONES ÓPTICAS EN ESPACIO LIBRE

INTEGRANTES:

ALVIA GUIN ASHLEY ALEXANDRA

CEVALLOS ALCIVAR JUNIOR EDUARDO

TRIVIÑO CUSME MARÍA ALEXANDRA

DOCENTE:

ING. JUAN  CARLOS GUZMÁN

CURSO:

INE-S-NO-8-1

¿QUÉ SON LAS COMUNICACIONES ÓPTICAS ESPACIALES LIBRES?

     Las comunicaciones ópticas de espacio libre o láser, es la nueva revolución de las comunicaciones, se da mediante el uso de luz visible e infrarroja en lugar de ondas de radio para transmitir datos, entre sus ventajas podremos indicar que  proporciona gran ancho de banda, mayor velocidad en el despliegue de aplicaciones y menos energía. También ofrece una transmisión a menor costo como la frecuencia de radio (RF) fibra óptica de comunicación y tecnología de comunicación, las comunicaciones ópticas de espacio libre operan sobre el fenómeno de línea de vista, que consta de un láser en la fuente y un detector en el destino para poder proporcionar conexiones de ancho de bandas ópticos y establecer comunicación inalámbrica óptica entre ellos.

     Podríamos decir que las comunicaciones ópticas de espacio libre son una técnica de comunicación óptica que irradia la luz en el espacio libre significa espacio exterior, aire, vacío, es parecida a la transmisión inalámbrica de datos para redes y telecomunicaciones.

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Figura 1 Comunicación Óptica por Espacio Libre (International Defence Security and Technology, 2015)

     Actualmente es capaz de transmitir hasta 2,5 Gbps  de comunicaciones de datos, voz y video a través del aire, lo que admite es paso de la conectividad óptica sin que sea  necesario el cable de fibra óptica o que haya que obtener la licencia de espectro.

     La luz recorre a través del aire más rápido que a través del vidrio, por lo que se puede clasificar las comunicaciones ópticas en espacio libre como comunicaciones ópticas a la velocidad de la luz. Considerar como una elección en los sistemas de comunicación de línea de vista (LOS) de enlace de relevador de radio.

     Los Griegos fueron quienes aplicaron uno de los primeros sistemas de comunicaciones ópticas por espacio libre y en el siglo XX Sistemas de comunicaciones ópticas fueron usados en barcos.

Características

     Esta tecnología es capaz de abastecer el acceso Gigabit Ethernet competente para las empresas de grandes redes o que cuenten con aplicaciones intensas de banda ancha (por ejemplo, imágenes médicas, televisión de HD, hospitales que necesiten transferir grandes archivos digitales con imágenes o departamentos de  telecomunicaciones) o conexiones entre diferentes agencias.

• Licencia libre de operación.
• Receptor de campo de visión estrecho.
• Ancho de banda / velocidad de datos parecidos a la fibra óptica.
• No existe distorsión inducida por múltiples caminos en LOS.
• Devolución de ruido óptico eficiente y una ganancia de señal óptica es alta.
• Recomendado para comunicaciones punto a punto.
• Ayuda a los usuarios de móviles, utilizando las capacidades de dirección y seguimiento.
• Utilizado en los siguientes protocolos:

• Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI.
• Ópticos (OC) -3, 12, 24 y 48.

• Es económico.
• Utilizado en instalación de redes Temporales (en eventos momentáneos o para otros fines).
• Se emplea en las comunicaciones entre naves espaciales, incluyendo los elementos de una constelación de satélites.
• FSO proporciona inmunidad en caso de interferencia electromagnética, ya que usa luz en lugar de microondas.

Ventajas sobre medios guiados

• Menor tiempo para la instalación.
• Provee menor costo de instalación.
• Fácil mobilidad de la instalación.
• Existen muchas interfaces que son altamente compatibles con diferentes fabricantes de equipos.

Ventajas sobre medios inalámbricos

• Ofrece una mayor tasa de transmisión.
• Tiene mayor seguridad, debido a que el haz estrecho del láser es díficil de ser interceptado. Además, que la información transmitida viaja de manera cifrada..
• No se requiere de una licencia para operar en una banda determinada.
• En caso de que los haces de luz sean interceptados, el propietario puede percatarse de ello inmediatamente.

Limitaciones y factores que afectan las comunicaciones ópticas por espacio libre

• Transmisión a través de la atmósfera

     Por lo general el ambiente esta compuesto de oxígeno y nitrogeno, el clima participa en combinaciones de varias particulas, lo cual conlleva a tener ambientes contaminados provocando de esta manera absorción o dispersión propagandose por la atmosfera.

     “Para asegurar la mínima atenuación en la señal por dispersión y absorción, los sistemas FSO operan en ventanas atmosféricas en el rango espectral de IF alrededor de 850nm y 1550nm.” (Gralla, 2007)

• Dispersión

     “La dispersión de la luz puede causar un impacto drástico en el desempeño de un sistema FSO.” (Hill, 1997)

     La dispersión no se ralaciona directamente con la pérdida de la energía que existe en la atmósfera sino que esta se maneja en base al direccionamiento de la luz, esto indica que la intensidad de la luz al llegar al receptor tendrá una gran perdida. La mayor limitación de la dispersión es la niebla ya que está posee el mismo tamaño que la longitud de onda.

• Ventanas atmosféricas

     La ventana en la que se operara el sistema FSO es la ventana infrarroja. Las partículas comunes que generan absorción son las de agua, ozono y dióxido carbónico.

     En la figura se puede observar espectro típico de absorción, “donde se puede observar que las ventanas existen entre 0.72 y 15.0µm, algunas son angostas y la región de 0.7 - 2.0µm está dominada por el vapor de agua y la absorción del dióxido carbónico.” (Ghuman & Willebrand, 2002)

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Figura 2

Transmisión atmosférica medida sobre un nivel del mar 1820 m vía horizontal (Ghuman & Willebrand, 2002)

• Turbulencia

     El desierto seria un escenario ideal para la operación de los sistemas FSO, pero la calor que existe en este probova pertubaciones en la propagación de la luz. La intesidad del sol calienta la susperficie y el aire, produciendo variaciones en los índices de refracción provocando que la señal de la luz se modifique mientras viaja por el aire. Esta ráfagas son aleatorias debido a que son inconstantes en el tiempo y el índice de refracción cambia según el movimiento del aire.

• Factor de la distancia

     Los sistemas FSO normalmente trabajan sobre una distancia entre 25 a 5000 metros. Si se requieren sistemas de una potencia grande entonces estos pueden ser diseñados para llegar a distancias de 2000 kilometros. La mayorá de estos sistemas estn desarrollados para que operen a distancias mayores de 1 km, estos incorporan entre tres o mas láser para que puedan funcionar en paralelo y a su vez disminuir los efectos de la distancia. (Ghuman & Willebrand, 2002)

• Factor del ancho de banda

     Los sistemas FSO tienen dos componentes que restringe el ancho de banda, estos componentes se los conoce como fuente de transmisión y el fotodetector.

     Si se utilizan diodos LED en un sistema FSO, el ancho de banda alcanza hasta 155 Mbps, en caso de utilizar láser la velocidad que alcanza este istema es mucho mas elevada. El láser modulado permite que el sistema FSO pueda operar hasta 2.5 Gbps. Para este sistema  se puede utilizar moduladores externos en la salida del láser que permitirán alcanzar una velocidad mayor a 10 Gbps. En cuanto a los fotodetectores estos pueden llegar hasta 1.250 Gbps trabajando en longitudes de ondas de 1.5 micrómetros.

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