Este documento analisa sistemas ópticos no espaço livre para comunicações sem fio. Ele discute a teoria, modelagem e experimentos realizados para avaliar e dimensionar enlaces ópticos. O trabalho incluiu seis fases experimentais para testar modulação, distância e equipamentos, concluindo que o projeto agregou conhecimentos interdisciplinares sobre comunicações ópticas.

1. Luciano Eugênio da Silva Moura
Mário de Pinho Alho Jr.
Rafael de Oliveira Ribeiro
Análise e Dimensionamento de
Sistemas Ópticos no Espaço Livre

2. Tópicos
Introdução
Teoria
Modelamento
Experimento
Conclusão

3. Introdução
Início das comunicações ópticas
Invenção do Laser
As gerações da fibra óptica
 1ª geração: 0,8 µm
 2ª geração: 1,3 µm
 3ª geração: 1,55 µm
Dispositivos semicondutores
Problemas com sistemas à fibra

4. Motivação
Aspectos econômicos e práticos
Tecnologia Wireless com alta largura
de banda
Conceitos similares à transmissão via
fibra
Facilidade e rapidez de instalação
Não necessita de licença de espectro
Possibilidade de vencer a barreira da
última milha

5. Aplicações do FSO
Extensões de redes metropolitanas
Acesso à última milha
Conectividade empresarial
Backup de sistemas de fibras
Aceleração dos serviços
Conectividade temporária

6. Teoria
Equação de Balanço
 Potência transmitida e recebida
 Atenuações e perdas
Atenuações
 Absorção
 Espalhamento
Cintilação
 Células de turbulência
 Desvanecimento

7. Teoria
Comparação das janelas de operação
 Cintilação
 Condições atmosféricas adversas
 Limite de potência transmitida
 Emprego de tecnologias da fibra
 WDM - EDFA
Melhorias
 Auto Alinhamento
 Óptica Adaptativa

8. Modelamento
Equação de Balanço:
Atenuações:

9. 0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
10
20
30
40
50
60
70
AEsp.Geom.
ACintilação
AReceptor
ADesal.
ATotal
Atenuação(dB)
Distância do Enlace, em km
Modelamento - Atenuações

10. Modelamento - cont.
Margem de Atenuação atmosférica:
Atenuação atmosférica, Lei de Beers-
Lambert:

11. Modelamento - cont.
Coeficiente de atenuação
Iguala-se a zero:

12. Margem de Atenuação
Atmosférica
0 2 4 6 8 10 12
0
10
20
30
40
50
1 Km
500 m
100 m
50 Km
20 Km
10 Km
4 Km
2 Km
Atenuação(dB)
Distância do enlace, em Km

13. Visibilidade vs. Distância
0 2 4 6 8 10
0
4
8
12
16
20
Visibilidade,emkm
Distância de enlace, km

14. Disponibilidade vs. Distância

15. Resultados - Comparação
entre cidades do País

16. Experimento
Fases:
 Fase 1: Câmera de vídeo
 Fase 2: Modulação externa
 Fase 3: Lentes
 Fase 4: Aumento da distância
 Fase 5: Modulação elétrica
 Fase 6: Alteração do circuito

17. Fase 1: Câmera de vídeo

18. Fase 1: Câmera de vídeo

19. Fase 2: Modulação externa

20. Fase 3: Lentes

21. Fase 3: Lentes

22. Fase 4: Aumento da Distância

23. Fase 5: Modulação elétrica

24. Fase 6: Alteração do circuito

25. Fase 6: Alteração do circuito

26. Fase 6: Alteração do circuito

27. Trabalho Futuro
Simulação:
 Cintilação
 Estudo de casos
Experimento:
Pigtail como transmissor
Redundância
Atenuações programadas
Equipamentos de linha

28. Conclusão
O experimento foi de grande valia, pois
não apenas estudamos, mas também
colocamos em prática o aprendizado.
Este projeto pode ser considerado
como um verdadeiro desfecho do
curso, já que agrega técnicas de várias
vertentes do curso, como Propagação,
Eletrônica e Comunicações Ópticas.

29. Muito obrigado!