O trabalho abordou vários aspectos da tecnologia FSO para o desenvolvimento de modelos computacionais que permitiram a análise da propagação de sinais ópticos no espaço livre, incluindo os efeitos de absorção, espalhamento e cintilação, a análise estatística de visibilidade nas cidades do Rio de Janeiro e Manaus e em variadas condições atmosféricas e a utilização do software Optisystem e a comparação com os resultados encontrados no modelo em Matlab.
Foram discutidos separadamente os fenômenos que afetam a propagação em espaço livre do feixe óptico que são: a absorção atmosférica e molecular, o espalhamento Mie e a cintilação. Foi visto que o comprimento de onda de 1550 nm diminui o efeito das perdas provocadas por estes fenômenos.
Os resultados obtidos mostram que Sistemas FSO bem projetados são capazes de obter 99% de disponibilidade numa extensão de 500 a 1500 metros para as cidades do Rio de Janeiro e de Manaus para taxas de transmissão de 10 a 100 Mbits/s com BER de 10-12. Viu-se também que para alcançar taxas de transmissão de bits de 1 Gbits/s foi necessário operar com taxa de erros de bit de 10-9, atingindo-se alcances de 500 a 800 metros de distância para feixes bem diretivos, isto é, com cones de divergência de 1 mrad.
A tecnologia FSO se adequa perfeitamente as condições climáticas da maioria do território brasileiro, pois os fatores limitantes principais ao enlace são as condições ruins de visibilidade provocadas, por exemplo, por névoa, condições estas que não ocorrem com muita regularidade no território brasileiro.
Comparada a outras tecnologias de transmissão, a tecnologia FSO apresenta menor custo de instalação e manutenção que são vantagens em relação à fibra óptica. Os equipamentos FSO comparados com os equipamentos de microondas são mais baratos, possuem maior disponibilidade de banda de transmissão e não necessitam de licença de espectro.
Todos os equipamentos que se encontram no mercado possuem interface aberta o que permite a interoperabilidade de equipamentos de diversos fabricantes. Estes equipamentos também atendem as condições de segurança dos padrões internacionais, classe I da IEC para operação sem risco à saúde, principalmente dos olhos.
Assim, os sistemas FSO são seguros e podem ser usados para fornecer serviços de comunicação de dados para usuários comerciais em redes metropolitanas, devido ao fato de a
maioria dos edifícios comerciais que não possuem fibra óptica estarem a distâncias pequenas de prédios já providos de fibra óptica.
Como trabalhos futuros propõe-se a realização de estudos das aplicações das tecnologias WDM e SCM na transmissão óptica no espaço livre e um estudo de um modelo matemático que descreva mais fielmente as condições de atmosfera com turbulência forte, condições estas muito encontradas em situações de enlaces que cruzam rios devido ao feixe óptico estar submetido ao vapor de água. Além disto, seria interessante se analisar a utilização de óptica adaptativa na otimização do enlace.
6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AGILENT TECHNOLOGIES .A Trial-Based Study of Free-Space Optics Systems in Singapore. Outubro 2002.
ANDREWS, L.C., PHILIPS, R. L. Laser Beam Propagation through Random Media. Spie Press, second edition.
BRANDÃO, P. H., BARBERO, A.P.L. & MOURA, L.E.S. Estudos teóricos e
experimental da viabilidade da tecnologia óptica no espaço livre. Revista de
Ciência e Tecnologia. V. 12, n°23
CARBONNEAU, T.H., WISELY,; D.R. Opportunities and challenges for optical wireless; the competitive advantage of free space telecommunications links in today's crowded market place. SPIE Conference on optical wireless communications, Boston, Massachusetts, vol. 3232, 1998
CARLSON, A. B. Cication Systems: An Introduction to Signals and Noise in Electrical Communication. McGraw-Hill, New York, 1986.
CERQUEIRA, J. L. R. P. Estudo Radiometeorológico da Região Amazônica. Tese de doutorado, PUC-RIO. Fevereiro de 2006.
CLARK, G.; WILLEBRAND, H..; WILSON, B. Free SpaceOptical Laser Safety. LightPointe Communication Inc. 2001.
COELHO, D. V. N. Estudo sobre a Viabilidade de Utilização de Sistemas com
Multiplexação por Subportadora . Dissertação de Mestrado, Instituto Militar de
Engenharia, 2007.
COELHO, D. V. N., COELHO, T. V. N., GIRALDI, M. T. M. R. et al. Performance of a Free Space Optics Subsystem Boosted by SCM Implementation. SPIE Europe, 2008.
COLVERO, C.P. Análise experimental de sistemas de comunicações ópticas no
espaço livre em diferentes comprimentos de onda. Tese de Doutorado PUC-RJ,
ELDRIDGE, R.G. Haze and fog aerosol distributions. J. of Atmospheric Sc., 23, pp. 605-613, 1966.
GHUMAN, B., WILLEBRAND, H. Making Free-Space Optics Work. Março 2002.
GRAVES, J.E.; DRENKES, S. Advancing Free Space Optical Communication with Adaptive Optics. Aoptix Technologies inc, 2002.
HEATLEY, D.J.T.; WISELY, D. et al. Optical Wireless: The story so far. IEEE ComSoc Magazine, Dezembro 1998.
HO, C., WHEELON, A. Amplitude Scintillation due to Atmospheric Turbulence for the Deep Space Network Ka-Band Downlink. IPN Progress Report 42-158. Agosto 2004.
HUANACHÍN, J. A. O. Simulação e desenvolvimento de um enlace de ‘Free-Space
Optics’ no Rio de Janeiro e a relação com a ITU-T G826. Dissertação de Mestrado.
Departamento de Engenharia Elétrica, Programa de Pos-Graduação em Telecomunicações. PUC-Rio. Rio de Janeiro, 2005.
ITU – Radiocommunication Study Groups. Propagation data required for the design
of free-space optical links. Working party 3J, Abril 2007
JIE, Y., CHOI, K.K., TSUI, D.C. Optimization of high detectivity infrared hot-electron transistors at low temperature. IEEE Transactions on Electron Device, Vol. 48, N0 7, Julho 2001.
JIMÉNEZ, C.O.F. Understanding the atmospheric turbulence structure parameter, Cn2,
in thle littoral regime. Tese de mestrado em Física, Universidade do Porto rico 2006.
JOHNSON, D. A. Optical Through the Air Communications handbook.
http://www.imagineeringezine.com
KILLINGER, D. Free Space Optics: For Laser Communication Through the Air. Optics & Photonics News. Outubro 2002.
KIM, I.; MCARTHUR, B.; KOREVAAR, E. Comparision of laser beam propagation at 785 nm and 1550 nm in fog and haze for optical wireless communications. Optical Acess Incorporated. San Diego.
KIM, I., STIEGER, R. et al. Wireless optical transmission of fast ethernet FDDI, ATM and ESCON protocol dta using the TerraLink laser communication systems. Junho 1998
LEE, E. A.; MESSERSCHIMITT, D. G. Digital Communication. Kluwer Academic Publishers, Boston 1994.
MADKAIKER, V. Spatial Tracking Loop in Free Space Optics.
MOURA, L.E.S., PINHO, M.A.J. RIBEIRO, R.O. Análise e Dimensionamento de
Sistemas Ópticos no Espaço livre. UFF, Fevereiro 2003
OPTIWAVE SYSTEMS INC, Manuais de documentação do Software Optisystem
5.0. 2006
OSORIO, J.A.H. Simulação e desenvolvimento de um enlace de ‘Free-Space Optics’ no Rio de janeiro e relação com a ITU-T G821. Dissertação de mestrado, Departamento de Engenharia Elétrica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Telecomunicações, PUC-Rio, 2002.
PINTO, M.L.A. Relação empírica da visibilidade com profundidade óptica,
concentração de aerossóis e focos de queimadas em alta floresta e Cuiabá.
Dissertação de mestrado, INPE, Setembro 2001.
SANCHEZ, L.J. et al. Efficiency off-axis astronomical adaptative systems: comparision of expiremental data for different astronomical sites. Adaptative Optics System Technologies, SPIE Proc.4007, Munich, Ed. P.L. Wizinowich, pp. 749-755, 2000.
STALDER, J. Experimental collection of laser beam irradiance data at Kennedy Space Center to support fade statistics based on the gamma-gamma distribution. B.S. Pennsylvania State University, 1983.
TJONDRONEGORO, P. Free Space Optics for Fixed Wireless Broadband. Seminar on Topics in Communications Engineering. Master of Science in Communications Engineering (MSCE). Munich University of Technology, 2005.
TRISNO, S. Design and analysis of advanced Free Space Optical Communication Systems. Dissertatin submited to the Faculty of the Graduate School of the Univesity of Maryland, College Park, degrre of Doctor 2006.
ZIN, X.; KAHN, J. M. Free-Space Optical Communication Through Atmospheric Turbulenece Channels. IEEE Transactions on Communications, VOL. 50, no 8. Agosto 2002.
WILLEBRAND, H.A., GHUMAN, B. Fiber optics without fiber. LightPointe Communications Inc, Março 2002.