Enlace Ótico Espacial I: Estudo sobre o Uso da Tecnologia em Ambientes Domésticos para Acesso
Banda Larga
Esta série de tutoriais está estruturada para apresentar de forma ampla os aspectos do fornecimento de uma
banda larga domiciliar no Brasil (através de indicadores) além de apresentar duas novas soluções para este
tipo de comunicação. A primeira é a utilização de lasers para provimento de um acesso de alta velocidade
para aplicações domésticas que é objeto de estudo do professor Kavehrad da Universidade de Ontario. A
segunda é a utilização do OFDM para diminuir o efeito do multipercurso num sistema que utiliza fontes de
luz natural que vem sendo estudada pela Universidade Bremen na Alemanha.
Os tutoriais foram preparados a partir do trabalho de conclusão de curso “Enlace Ótico Espacial em
Ambientes Domésticos para Acesso Banda Larga”, elaborado pelos autores.
Este tutorial parte I apresenta a tecnologia FSO, com ênfase nos seus conceitos básicos, no histórico da sua
evolução e nos efeitos limitantes de seu uso.
Daniel Perez Martins
Engenheiro de Telecomunicações pelo Centro Universitário Jorge Amado (UNIJORGE, 2008).
Possui ampla atuação acadêmica com o desenvolvimento de projetos de iniciação científica em Modulação
QAM e Comunicações Óticas e na construção de um robô para lutar sumô.
Atualmente é membro do IEEE e do IEEE Education Society e atua como Professor-Monitor de Física I, II
e III da UNIJORGE.
Email: [email protected]
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Paulo Eduardo Barreiros de Britto Mesquita
Engenheiro de Telecomunicações pelo Centro Universitário Jorge Amado (UNIJORGE, 2008) e Mestrando
do Departamento de Engenharia Elétrica da UFBA, com linha de pesquisa em Telecom / Microeletrônica e
RF.
Possui experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Gerenciamento de Projetos em
Telecomunicações, e é Bolsista de Mestrado do CNPq.
Email: [email protected]
Categoria: Banda Larga
Nível: Introdutório
Enfoque: Técnico
Duração: 15 minutos
Publicado em: 17/05/2010
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Enlace Ótico Espacial I: Introdução
Os sistemas de comunicação ótica no espaço livre, ou FSO (Free Space Optics), servem para estabelecer
enlaces de comunicação do tipo wireless, ponto-a-ponto, a uma elevada taxa de dados e com alcances que
podem variar de algumas centenas de metros a alguns quilômetros. O interesse pela tecnologia FSO tem sido
estimulado pela necessidade de se fornecer soluções complementares às tradicionais (exemplo fibra ótica e
radiofreqüência) visando a atender a crescente demanda por conexões de banda larga. O FSO é uma
tecnologia que oferece segurança na transmissão de dados em banda larga podendo prover serviços de
internet, telefonia, e possui ótima relação custo/benefício para atendimento de grande demanda de banda.
Figura 1: Exemplo da utilização da FSO para transmissão de voz, vídeo e dados (JUNIOR, 2007a)
Geralmente associa-se a comunicação ótica com a comunicação com fibras óticas. No entanto pode-se
instalar um sistema de comunicação ótica sem o recurso do confinamento baseando-se na tecnologia ótica de
espaço livre FSO. Estes sistemas permitem criar enlaces ópticos sem necessitar de escavações ou outros
tipos de técnicas geralmente associadas quando se emprega fibras óticas, além disso, eles fornecem a mesma
velocidade da fibra, porém, com a flexibilidade do meio ser o ar livre; garante transmissão ótica à taxa acima
de 1,25 Gbit/s e possibilitando no futuro taxas de 10 Gbit/s ou acima, pelo uso da técnica WDM
(Wavelenght Division Multiplexing). Isso não é possível com qualquer tecnologia sem fio ou tecnologia de
radiofreqüência. Devido aos transceptores necessitarem de visada direta, todos os pontos de interconexão
devem estar livres de obstruções físicas para “poderem ser capazes de enxergar um ao outro” (JUNIOR,
2007b).
Sistemas FSO apresentam algumas desvantagens, a exemplo da degradação do sinal de transmissão imposta
pelas impurezas presentes no ar. Também se prevê que estes sistemas (face ao limite de radiação imposto
pela IEC (Internetional Electrotechnical Commission) não cheguem a atingir os ritmos de transmissão dos
sistemas baseados em fibras óticas. Entretanto, as duas maiores preocupações envolvem exposição do olho
humano e aos raios de luz de alta densidade de potência. Padrões internacionais restritos foram criados para
desempenho e segurança.
Atualmente, a presença desta nova tecnologia veio a capacitar o desenvolvimento de uma nova categoria de
produtos sem fio com altas taxas de transmissão. Diferentemente de outras tecnologias wireless, essa
conectividade ótica não requer licenças de espectro de radiofreqüência (RF) seguras. Os produtos
relacionados a sistemas ópticos sem fio podem ser integrados às convencionais soluções já existentes
baseadas em sistemas de fios, facilitando o acesso às redes óticas.
Este trabalho está estruturado para apresentar de forma ampla os aspectos do fornecimento de uma banda
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larga domiciliar no Brasil (através de indicadores) além de apresentar duas novas soluções para este tipo de
comunicação. A primeira é a utilização de lasers para provimento de um acesso de alta velocidade para
aplicações domésticas que é objeto de estudo do professor Kavehrad da Universidade de Ontario. A segunda
é a utilização do OFDM para diminuir o efeito do multipercurso num sistema que utiliza fontes de luz natural
que vem sendo estudada pela Universidade Bremen na Alemanha.
Este tutorial parte I apresenta a tecnologia FSO, com ênfase nos seus conceitos básicos, no histórico da sua
evolução e nos efeitos limitantes de seu uso.
O tutorial parte II apresentará as suas aplicações, as funcionalidades e escopo do sistema em estudo, e fará uma verificação da viabilidade
econômica do projeto e dos empecilhos encontrados.
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Enlace Ótico Espacial I: Conceitos Básicos
A luz é uma onda eletromagnética. Diversas experiências realizadas por Hertz comprovaram esta teoria e
desde então, todas as teorias das ondas eletromagnéticas são utilizadas no estudo da luz (NUSSENZVEIG,
1998). No espectro de radiação, a luz encontra-se entre as faixas de microondas e raio-x, como pode ser
visto abaixo.
Figura 2: Espectro Eletromagnético (AMAZONAS, 2005)
A faixa luminosa do espectro se subdivide em ultravioleta, luz visível e o infravermelho. A primeira está
compreendida entre 0,75PHz e 1,5PHz. Esta radiação é relacionada como principal fator do câncer de pele.
A segunda subdivisão está entre 0,43PHz e 0,75PHz e abrange a porção luminosa a qual o olho humano é
sensível, característica que distingue a luz de qualquer outra onda eletromagnética. Nesta se encontram as
freqüências que foram classificadas psicovisualmente como cores (menor freqüência é o vermelho enquanto
que a maior é o violeta).
A terceira está entre 0,15PHz e 0,43PHz correspondendo a uma luz diretiva e com baixa dispersão, sendo,
portanto, bastante utilizada nas comunicações óticas (AMAZONAS, 2005). Estas duas últimas porções do
espectro são de interesse para este trabalho.
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Figura 3: Gráfico da Freqüência x Comprimento de onda para o espectro luminoso (AMAZONAS,
2005)
Luz Visível
Por sua definição prática, a luz visível é uma porção do espectro eletromagnético na qual o olho humano é
sensível. Como supracitado, ela compreende a faixa de 0,43PHz a 0,75PHz (ou de 400nm a 700nm). Para
esta faixa foram designadas nomenclaturas específicas para as freqüências presentes. O conjunto dessas
nomenclaturas é chamado de cor. O comprimento de 400nm, por exemplo, corresponde a cor violeta e o de
700nm corresponde ao vermelho, daí as denominações das faixas próximas à luz visível de infravermelho e
ultravioleta (HALLIDAY, 1996).
Figura 4: Composição das cores pertencentes a faixa de luz visível (ESPECTRO VISÍVEL, 2008)
A interação psicológica e fisiológica do sistema visual aos diferentes comprimentos de onda da luz visível é
que permite a diferenciação entre as cores percebidas. Assim, a denominação de cor é puramente psicovisual. Esta relação apesar de bem difundida e aceita, possui distorções interessantes como por exemplo: a
mistura entre as freqüências correspondentes ao vermelho e ao verde é percebida pelo cérebro como sendo
uma freqüência amarela, mesmo que nenhuma freqüência correspondente ao amarelo esteja presente
(TIPLER, 2000).
Fontes Luminosas
Quando um átomo colide com outro, com um elétron livre, ou quando absorve energia eletromagnética, os
elétrons mais externos podem ser excitados para estados de energia mais alta. Após um curto período, cerca
de 10-8s, esses elétrons retornam ao seu estado de menor energia, emitindo fótons. Esse processo é
denominado de emissão espontânea. Esse processo é aleatório e, portanto, não há nenhuma correlação
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(fonte incoerente) entre os fótons emitidos pelos diferentes átomos. Além disso, é o procedimento básico de
funcionamento de qualquer fonte luminosa (TIPLER, 2000).
Para se obter a energia de um fóton emitido pelo processo de emissão espontânea é preciso conhecer a
energia no estado inicial e no estado final. Isto se torna necessário, pois para esse processo o fóton é
energizado em diferentes níveis e assim, sua energia total é dada pela diferença entre os estados inicial e
final (princípio da conservação de energia). Assim, temos:
Onde:
h = 6,626 x 10-34J.s (constante de Planck);
c = 3 x 108m/s (velocidade da luz);
λ = comprimento de onda de luz do fóton emitido (TIPLER, 2000).
De forma similar ao processo de emissão fotônica durante a passagem de um estado de maior energia para
um de menor energia, pode ocorrer o processo reverso. Para analisar esse processo, primeiramente deve-se
considerar um fóton e um átomo separados por uma distância desprezível. Com a promoção do choque entre
eles, diversas situações podem ocorrer. No caso da energia de um fóton ser insuficiente para excitar o
átomo, este se mantém em seu estado fundamental, apenas mudando a direção do fóton. Como não há
alteração de energia, este fenômeno é conhecido como espalhamento elástico. Caso haja mudança no estado
fundamental do átomo, ele se torna um espalhamento inelástico ou Raman: ele foi o primeiro cientista a
observá-lo (TIPLER, 2000).
Quando o fóton possui energia suficiente para excitar o átomo para um estado muito maior de energia, ele o
absorve e emite espontaneamente outros fótons. Esse processo é conhecido como luminescência. Um
exemplo comum é a emissão de luz visível a partir de uma absorção de luz ultravioleta (lâmpadas
fluorescentes) ou a partir de combinações eletrônicas em junções de materiais semicondutores. Para este
segundo pode-se citar o led (light emitting diode). Neste existem dois materiais semicondutores conectados
entre si. Um deles possui mais elétrons livres e o outro possui mais prótons livres. Através da combinação
destes dois é gerada a luz. Para cada tipo de junção semicondutora uma faixa de freqüência de luz visível é
emitida (TIPLER, 2000). Contudo, há um tipo de LED que emite luz branca (ou seja, o somatório de todas
as freqüências do espectro visível), e este, é objeto desse trabalho.
Um último processo de emissão luminosa é o conhecido como emissão estimulada. Neste, o átomo
encontra-se com uma energia maior do que seu estado fundamental e é "forçado" a retornar ao mesmo para
que possa emitir fótons. Este princípio é conhecido como inversão de população. Esse processo foi estudado
inicialmente por Einstein, em 1917. Ele mostrou que as probabilidades de absorção e de emissão de fótons
por parte dos átomos e moléculas são equilibradas em condições normais (AMAZONAS, 2005b). Portanto,
como havia a necessidade de se emitir mais do que absorver, era necessário desequilibrar essa conta
adicionando mais elétrons excitados, para que estes possam ser estimulados a gerar luz. Então para que haja
a inversão de população, é necessário um bombeamento ótico que excite os átomos para um estado de maior
energia do que seu estado fundamental (TIPLER, 2000). Um exemplo de fonte luminosa que utiliza esse
procedimento é o laser (ligth amplification by stimulated emission of radiation, ou amplificação de luz pela
emissão estimulada de radiação).
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Ótica Geométrica
A velocidade da luz difere nos meios diferentes que o vácuo. A composição dos diversos materiais promove
esta diferença. Para cada meio existe um valor chamado de índice de refração que relaciona a velocidade da
luz no vácuo com a velocidade da luz num meio qualquer
Onde:
n = índice de refração do meio;
c = velocidade da luz no vácuo;
v = velocidade de luz no meio (TIPLER, 2000).
A partir dessa relação é possível realizar estudos acerca dos fenômenos geométricos da luz: reflexão,
refração. Quando a luz atinge uma superfície separadora de dois meios distintos, ar e água, por exemplo,
parte da luz é refletida e parte é absorvida pelo segundo meio (refração). O ângulo formado entre a normal e
o raio incidente é denominado ângulo de incidência; o formado entre a normal e o raio refletido é
denominado ângulo de reflexão; o formado entre a normal e o raio refratado é chamado de ângulo de
refração (NUSSENZVEIG, 1998).
Figura 5: Representação dos fenômenos geométricos (TIPLER, 2000)
Para a reflexão, o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão (postulado conhecido como lei da
reflexão). Quando a reflexão ocorre numa superfície lisa, esta é denominada de reflexão especular e quando
ocorre numa superfície irregular é denominada reflexão difusa. A primeira forma imagens pois os raios
refletidos são padronizados, e, assim, as superfícies lisas são encontradas em espelhos, de vidro ou d'água. A
última é mais comum dada a características das superfícies que são em sua maioria, irregulares. Além disso,
os raios refletidos, diferentemente da primeira, são emitidos em direções aleatórias não proporcionando a
formação de imagens (TIPLER, 2000). A reflexão difusa é o princípio básico para a transmissão ótica sem
fio para ambientes fechados, uma vez que as paredes de um ambiente são irregulares. Este princípio é
utilizado nos dois sistemas que serão apresentados neste trabalho.
Dada a diferente composição do meio atravessado, para a refração o ângulo de refração é menor que o
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ângulo de incidência e este é obtido da seguinte forma:
Ou
A equação acima foi obtida pelo matemático alemão Willebrord Snellius em 1621 e por René Descartes de forma independente anos mais
tarde, e, portanto, é conhecida como lei de Snell-Descartes ou lei da refração (NUSSENZVEIG, 1998).
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Enlace Ótico Espacial I: Histórico da Tecnologia
As primeiras utilizações da luz com a intenção de transmissão de informação datam de 405 A.C. Os
pioneiros neste tipo de comunicação foram os gregos. Eles utilizaram escudos polidos para enviar sinais
durante as batalhas. Trezentos e setenta anos mais tarde, o imperador romano Tiberius comandava seu vasto
império a partir de sua morada na ilha de Capri. O sinal luminoso percorria mais de 13 quilômetros entre sua
residência e a capital do império romano. Esse gerenciamento remoto ocorreu devido a sua impopularidade
com a população de Roma (HELIOGRAPH, 2008).
Em 1790 foi inventado o primeiro telégrafo ótico (HECHT, 1993). O telégrafo ótico é um utensílio
desenhado para ser visto a grandes distâncias através de diversos sinais configurados por meio de um
mecanismo operado por uma ou várias pessoas. A utilização de múltiplas estações permitia às mensagens
percorrer grandes distâncias.
Seus inventores, os irmãos Chappe, desenvolveram este sistema de comunicações visando interconectar toda
a França. Esta iniciativa teve cunho militar, pois era de interesse de Napoleão ser onisciente do que ocorria
em seu domínio e para tanto mandou construir e manteve por todo o período em que esteve no poder cerca
de quinhentas e cinqüenta e seis estações que perfizeram quatro mil e oitocentos quilômetros de extensão. A
velocidade de transmissão das informações era bem superior ao sistema antigo (entregadores de cartas). Uma
mensagem completa (trinta e seis símbolos) de Paris para Lille, por exemplo, levava cerca de trinta e dois
minutos (TELEGRAPHY, 2008). Esta pioneira rede de telecomunicações funcionou na França de 1792 até
1846.
Figura 6: Foto de uma das estações de telégrafo ótico dos irmãos Chappe (JONES, 2005)
Com o advento do telégrafo elétrico, o sistema proposto e implantado pelos Chappe tornou-se obsoleto.
Entretanto como o acesso a essa nova tecnologia ainda era restrito, poucos países a conheciam e novos
sistemas de comunicação à distância foram desenvolvidos.
A partir de 1800 dois projetos de heliógrafos foram desenvolvidos e utilizados em aplicações distintas. O
heliógrafo é um aparelho usado para indicar a insolação atmosférica em uma dada localização. Os resultados
são usados para ajudar a providenciar informações sobre o clima de uma área. O primeiro projeto foi
proposto por Carl Friederich Gauss e o segundo por Sir Henry Cristopher Mance.
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Gauss, nascido em 30 de abril de 1777, realizou diversas contribuições para: matemática, física e astronomia
(como o teorema da divergência e a lei de Gauss para o campo elétrico e magnético). Seu projeto utilizava
luz solar para auxiliar nas medições de marcas geodésicas.
O projeto de Mance possuía fins militares. Foi desenvolvido para a expansão da Inglaterra dentro de suas
colônias, a exemplo da Índia onde o heliógrafo foi testado pela primeira vez.
Em 1880, Alexander Graham Bell demonstrou pela primeira vez que a luz podia carregar sinal de voz
através de um meio não-guiado (HECHT, 1993). Estava inventado então o fotofone. Este aparelho
transmitia a voz através da variação da intensidade de luz (solar ou artificial). Assim Bell foi a primeira
pessoa a conseguir construir um enlace de voz sem fios.
Contudo, a praticidade de seu invento foi posta em xeque devido à enorme quantidade de interferências que
o feixe luminoso poderia sofrer, e assim, ficou esquecido por muitos anos (HECHT, 1993). Seu estudo foi
retomado apenas após a descoberta do laser, que diminuiu significativamente os problemas causados pela
interferência.
A comunicação ótica veio crescendo num ritmo acelerado nas últimas décadas. Os sistemas, até então
desenvolvidos, possuíam uma baixa capacidade de transmissão da informação. Com o advento dos lasers,
em 1960, a transmissão de sinais luminosos pôde alcançar taxas mais altas permitindo a utilização das
comunicações óticas para prover serviços de banda larga (BEGLEY, 2003). O laser gera uma radiação
luminosa de estreita largura espectral e sua capacidade de transmissão é comparável com uma fonte de
radiofreqüência convencional (AMAZONAS, 2005).
Nesta época já se vislumbrava a aplicação de uma comunicação sem a necessidade de confinamento. Esse
modelo de enlace, que é conhecida como lasercom ou FSO, foi implementado facilmente dado o
conhecimento da tecnologia somado aos demais avanços obtidos na área da ótica. Entretanto, as
interferências que o sistema pode sofrer, assim como a ineficiência dos equipamentos (fotodiodos, lasers e
led's) atrasaram novamente o desenvolvimento dessa tecnologia (AMAZONAS, 2005).
Atualmente o interesse pelo FSO tem se dado por algumas circunstâncias:
Crescimento da demanda de acesso a uma rede multimídia banda larga;
Espectro de freqüências muito utilizado e muito ”sujo”, sofrendo constantes interferências entre
si;
Expansão das comunicações via satélite, na qual os enlaces de subida, descida e inter-satélite
podem usar a luz como portadora do sinal (JOHNSON).
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Enlace Ótico Espacial I: Efeitos Limitantes
A vulnerabilidade deste sistema é perceptível quando se tratam de fenômenos atmosféricos que
limitam seu alcance e disponibilidade, entre eles a absorção e a cintilação.
A absorção é provocada por moléculas de água suspensas na atmosfera que atenuam os raios
luminosos, afetando assim diretamente a disponibilidade do sistema. Sua ocorrência é mais freqüente
em alguns comprimentos de onda, entretanto o uso apropriado da potência, considerado as condições
atmosféricas, e uso das diversidades espaciais (múltiplos raios além de unidade base de FSO) ajudam a
manter o nível adequado de recepção.
A cintilação ocorre devido ao ar quente proveniente do solo ou de aparelhos desenvolvidos pelo
homem, e que provoca variações de temperatura entre os diferentes trechos por onde o feixe dos
transceptores trafega e causa flutuações em amplitude.
No Brasil foram realizados estudos em algumas cidades e foi desenvolvido um modelo numérico
baseado no conceito de transmissão da potência do laser (HARBOE & SOUZA, 2004). Todos os
distúrbios em potencial podem ser evitados através do planejamento e projeto apropriados do enlace.
A perda total em um enlace FSO possui diversos componentes, como perda ótica no receptor, perda
devida a erros de alvo (ou alinhamento), perda devido ao alargamento geométrico do raio laser, e
perdas devido aos efeitos atmosféricos. Relatos encontrados na literatura sugerem que valores típicos
para perdas óticas do receptor e por erros de alvo são de 9,0 dB e 3,0 dB respectivamente (JUNIOR,
2007c).
No estabelecimento de um enlace FSO externo, um dos primeiros obstáculos a ser enfrentado é
superar densas neblinas que encobrem determinadas cidades do mundo. Essa limitação causa um
efeito devastador sobre o sinal transmitido (podendo em determinadas situações anular completamente
a recepção do mesmo). A neblina é composta de gotas de água (forma de vapor), de alguns
micrometros de diâmetro. Estas gotículas podem modificar as características da luz ou atrapalhar por
completo a passagem da luz por absorção, reflexão ou difração. A fim de reduzir essa limitação, os
enlaces nessas cidades são encurtados (JUNIOR, 2007a).
O espalhamento é outro problema a ser resolvido. Ele é provocado pela colisão dos raios com
partículas dispersas na atmosfera. A depender do tamanho do disperso tem-se três classificações:
Quando for menor que o comprimento de onda, tem-se espalhamento Rayleigh;
Quando comparável ao comprimento de onda o espalhamento é do tipo Mie;
Quando o tamanho é muito maior do que o comprimento de onda, ocorre o chamado
espalhamento não seletivo.
No espalhamento – diferente da absorção – não há perda de energia, mas sim uma redistribuição que
pode provocar significativa redução na intensidade dos raios por longas distâncias. A perda por
alargamento geométrico do laser pode ser avaliada através da comparação entre a área iluminada na
superfície do receptor e a área de superfície do raio que sai do transmissor (JUNIOR, 2007c). Esta
perda depende da divergência geométrica do raio e do comprimento do enlace FSO. A atenuação da
potência laser na atmosfera é descrita pela lei de Beer:
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Onde:
R = alcance do enlace (m);
PR = potência laser à distância R da fonte;
P0 = potência do laser na fonte;
σ = coeficiente de atenuação total ou coeficiente de extinção (m-1).
Contudo, o coeficiente de atenuação total σ é composto por quatro parcelas (JUNIOR, 2007c):
Onde:
αm é o coeficiente de absorção molecular;
αa é o coeficiente de absorção aerossol;
βm é o coeficiente de espalhamento molecular ou espalhamento Rayleigh;
βa.é o coeficiente de espalhamento aerossol ou Mie (JUNIOR, 2007c).
Na faixa de comprimento de onda de interesse, entre 780nm e 1550nm, as dimensões das partículas
em suspensão na atmosfera são da mesma ordem ou maiores do que estes comprimentos, tornando os
coeficientes de absorção atmosférica, aerossol e de espalhamento molecular, ou espalhamento
Rayleigh, desprezíveis (αm ≈ 0, αm ≈ 0 e βm ≈ 0). O coeficiente de espalhamento aerossol ou Mie
torna-se, portanto, o coeficiente de atenuação total (σ ≈ βa) (JUNIOR, 2007c).
O espalhamento Mie citado anteriormente, ocorre quando o tamanho médio do raio é comparável ao
comprimento de onda. Apesar de prevê-lo teoricamente, a medição prática desse fenômeno é bastante
complicada. Isto se deve a dois fatores: o primeiro é a presunção de que o espectro está sendo
interferido somente pelo espalhamento (na prática o espectro é dominado pela absorção que
“mascara” o efeito do espalhamento); o segundo é o conhecimento da distribuição das partículas (o
que para um aerossol se torna uma tarefa difícil dada infinidade de fatores que regem sua
distribuição). Entretanto existe uma fórmula empírica para se medir esse tipo de atenuação que é dada
por
Por estudos mais atuais (COLVERO, 2005, p.63 apud WILLEBRAND & GHUMAN, 2002)
verificou-se que ela permite observar como esse efeito influi num enlace FSO sendo o principal agente
atenuador desse modelo de comunicação (COLVERO, 2005).
Além da atenuação causada por efeitos atmosféricos, obstruções físicas como pássaros voando ou
construções, principalmente quando há abalos sísmicos (causando perda por alinhamento), podem
prejudicar um sistema FSO. Este tipo de obstrução tende a causar somente pequenas interrupções no
enlace, podendo este ser automaticamente refeito. Contudo, dada a reincidência constante desta em
determinadas regiões do mundo, os fabricantes usam sistemas de múltiplos raios laser (diversidade
espacial) para fornecer uma maior disponibilidade ao serviço (JUNIOR, 2007a).
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Figura 7: Exemplo de como os fatores atmosféricos atrapalha o sistema FSO (JUNIOR, 2007a)
A diversidade espacial é obtida através do uso de antenas (no mínimo duas) no receptor e consiste na
transmissão atrasada do sinal por outras, no transmissor, de forma a proporcionar a possibilidade de
combinar os sinais recebidos em cada elemento do arranjo de maneira construtiva, aumentando o nível
de intensidade do sinal processado. A combinação dos sinais pode ser ainda mais eficiente se a
diversidade temporal também for aproveitada. Dentro de certos limites de resolução temporal, é
possível separar as componentes atrasadas do sinal, e combiná-las construtivamente compensando a
diferença de fase ocasionada pelos respectivos retardos. Por fim, pode-se ainda adotar a estratégia de
apontar nulos do diagrama de radiação para as direções que não correspondam à direção preferencial
de chegada do sinal desejado. Esta técnica é empregada para diminuir os efeitos do multipercurso em
sistemas wireless, inclusive para sistemas FSO (DIAS, 2003).
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Enlace Ótico Espacial I: Considerações Finais
Esta série de tutoriais busca apresentar de forma ampla os aspectos do fornecimento de uma banda
larga domiciliar no Brasil (através de indicadores) além de apresentar duas novas soluções para este
tipo de comunicação.
Este tutorial parte I apresentou a tecnologia FSO, com ênfase nos seus conceitos básicos, no histórico
da sua evolução e nos efeitos limitantes de seu uso.
O tutorial parte II apresentará as suas aplicações, as funcionalidades e escopo do sistema em estudo, e
fará uma verificação da viabilidade econômica do projeto e dos empecilhos encontrados.
Referências
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http://pt.wikipedia.org/wiki/ADSL2%2B
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AKAMINE, Cristiano. OFDM - Janelamento. In: AKAMINE, Cristiano. Análise de desempenho do
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Enlace Ótico Espacial I:Teste seu entendimento
1. Como se divide a faixa luminosa do espectro eletromagnético de freqüências?
Luz visível, ultravioleta e infravermelho.
Infravermelho, luz visível e ultravioleta.
Ultravioleta, infravermelho e luz visível.
Ultravioleta, luz visível e infravermelho.
2. Quais foram os tipos de telégrafos inventados pelo homem?
Óptico e elétrico.
Óptico e mecânico.
Mecânico e elétrico.
Apenas o elétrico.
3. Num sistema FSO, qual é o meio de transmissão utilizado?
Luz sobre fibra óptica.
Luz ao ar livre.
Luz sobre cabo de cobre, através de conversão óptico-elétrica.
Luz sobre água.
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