Tarea Investigación I (Correcciones)

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  • INVESTIGACIN I

    POR:

    JOHN JAIRO ARANGO QUINTERO

    ID 000015263

    PRESENTADO A:

    SANDRA MARA LPEZ MURIEL

    MAESTRA EN INGENIERA REA TELECOMUNICACIONES

    UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA

    MEDELLN

    NOVIEMBRE DE 2010

  • Contenido

    Titulo del proyecto

    Planteamiento del problema

    Hiptesis

    Objetivos

    Plan de actividades

    Bibliografa

    1. Titulo del Anteproyecto:

    "Estudio de la Capa Fsica de un Sistema de Radio Sobre Fibra ptica".

    2. Planteamiento del Problema

    Actualmente los nuevos servicios de telecomunicaciones en el mbito residencial e industrial requieren de una gran cantidad de ancho de banda que debe ser soportado por la red de acceso para poder alcanzar mayores niveles de calidad y competitividad sin aumentar excesivamente el coste, tratando de satisfacer una demanda en continuo crecimiento.

    "El total de suscriptores fijos y mviles del servicio de acceso a Internet aument 8% en el

    tercer trimestre de 2009, llegando a 2.966.776. Los accesos dedicados fijos aumentaron un

    2,9%, mientras que los accesos mviles por suscripcin se incrementaron en 45,2%" [1]

    El principal medio fsico que en estos momentos puede brindar esta posibilidad es la fibra ptica, no obstante uno de los inconvenientes que presenta el uso de esta tecnologa es el alto costo de implementacin de una infraestructura de red que llegue a cada uno de los usuarios. Una forma de resolver este problema es optar por los sistemas de acceso va radio los cuales reducen significativamente los costos. Sin embargo la creciente demanda de servicios de banda estrecha en los actuales sistemas de radio, ha reducido la posibilidad de acoger en el espectro radioelctrico la gran capacidad que demandan estos sistemas inalmbricos de banda ancha. Para contrarrestar esta limitacin, se est considerando la utilizacin de enlaces de radio a frecuencias milimtricas (30-100 GHZ) para aplicaciones en sistemas micro celulares o pico celulares de banda ancha, sistemas fijos de distribucin punto a multipunto o redes de rea local inalmbricas [3] [4] [5].

    La complejidad de estos enlaces de radio puede simplificarse utilizando la tcnica de subportadoras multiplexadas (SCM) [6]. Si adems de esto las seales de radio se transmiten sobre la fibra a frecuencias milimtricas, se puede simplificar aun ms las estaciones base, dado que el equipamiento de stas se reduce a componentes opto electrnicos y amplificadores elctricos, sin necesidad de equipos conversores de frecuencia. No obstante una posible desventaja de estos sistemas sera, sin embargo, el coste asociado al fotodiodo de banda ancha.

    Por tanto si se entregan las seales a las estaciones base directamente desde la estacin de control y a travs de la fibra, para que la seal sea radiada inalmbricamente hasta el usuario final, se evita la necesidad de generar la portadora de alta frecuencia en la estacin base, hecho que suele ser adems un emplazamiento de difcil acceso. Desde este punto de vista la principal ventaja de estos sistemas es su capacidad para concentrar la mayora del equipamiento de alta frecuencia ms costoso en un lugar centralizado (estacin de control), permitiendo que el equipamiento de la estacin base sea simple, de pequeo tamao y con un bajo consumo de potencia. Adems, el operador no necesita desplegar una enorme infraestructura de fibra ptica, sino que esta se limita a unos

    Comentario [John1]: Este es el problema especifico del proyecto.

    Comentario [John2]: Es la referencia ms actual que encontr sobre los niveles de aumento de demanda de conectividad en

    Colombia.

    Comentario [John3]: Las referencias 3, 4 y 5 hablan de nuevos accesos de banda

    ancha va radio.

  • cuantos enlaces troncales entre el centro de control y las diferentes estaciones base.

    Por lo anterior han surgido as los sistemas de comunicaciones radio sobre fibra ptica, caracterizados por combinar dispositivos de radiofrecuencia con enlaces de fibra ptica [7], [8]. Bsicamente, los sistemas radio sobre fibra se aprovechan de la fibra ptica para transportar seales directamente hasta un punto de radiacin remoto (estacin base), y de all inalmbricamente hasta el usuario. Investigaciones similares se estn llevando a cabo actualmente en la Universidad Tcnica de Dinamarca (DTU) [25]

    3. Hiptesis

    Para los operadores colombianos de telecomunicaciones es importante conocer las diferentes arquitecturas que se estn desarrollando y que buscan cubrir con mayor eficiencia las crecientes necesidades de los usuarios, para que las implementaciones que se desarrollen a corto plazo tengan una visin a futuro que permita mejorar el desempeo de las redes de acceso. Este conocimiento les permitira a los operadores de servicio de red, planear el crecimiento y actualizacin de la infraestructura de sus redes considerando las nuevas alternativas que el desarrollo tecnolgico propone en la red de acceso, como es el caso de las redes de radio sobre fibra ptica. ste proyecto pretende entregar elementos significativos del estado actual y de la viabilidad de implementacin de las arquitecturas de redes RoF.

    4. Objetivos Objetivo General Estudiar y modelar la capa fsica de un sistema de Radio sobre Fibra ptica incluyendo la generacin, el transporte y la deteccin de seales en el rango de microondas y seales milimtricas. Objetivos Especficos

    Conocer y aplicar las tcnicas ms importantes que permitan generacin y deteccin de seales en el rango de microondas y seales milimtricas, que hayan sido desarrolladas hasta el momento.

    Obtener un modelo que describa el efecto de la distorsin no lineal en el transporte de seales pticas en sistemas de Radio Sobre Fibra ptica.

    Elegir el mtodo de compensacin ms adecuado para contrarrestar el efecto de la dispersin en sistemas de Radio Sobre Fibra ptica.

    Crear una base de datos a partir de la simulacin de la propagacin de una seal atreves de Fibra ptica incluyendo los efectos de la dispersin y no linealidades.

    Obtener un modelo de la propagacin a travs del espacio libre para seales en el rango de microondas y seales milimtricas que pueda ser aplicado a sistemas RoF.

    5. Alcance Documento que recopile la informacin producto de la investigacin descriptiva, en el cual se hace una resea del estado actual de las arquitecturas de las redes ptico inalmbrica de radio sobre fibra ptica.

    Comentario [John4]: Esta referencia es una representacin del Estado del Arte

    de la tecnologa propuesta en el proyecto.

  • Documentar un estudio completo de los efectos de la dispersin y las no linealidades que ocurren en determinados dispositivos fotnicos en el contexto de los sistemas radio sobre fibra, tratando de buscar posibles aplicaciones para dichos efectos.

    6. Actividades

    Revisin bibliogrfica de los sistemas de Radio Sobre Fibra ptica.

    Clasificacin de material bibliogrfico en torno a las tcnicas de transmisin, transporte y deteccin de Radio Sobre Fibra ptica.

    Simular el comportamiento de una seal de RF a travs de la fibra ptica y el medio atmosfrico incluyendo los efectos de dispersin y no linealidades.

    Evaluar diferentes mtodos de compensacin de la dispersin en sistemas de Radio Sobre la Fibra ptica.

    Estudiar los modelos ms relevantes para propagar seales de RF que permitan ser aplicados en sistemas RoF, y elegir el ms adecuado para este tipo de sistema.

    Registrar los resultados de las actividades anteriores de forma detallada en un documento que ilustre el proceso de implementacin de una arquitectura de red de Radio Sobre Fibra ptica.

    7. Cronograma de Actividades

    Actividades Mes 1-2

    Mes 3-4

    Mes 5-6

    Mes 7-8

    Mes 9-10

    Mes 11-12

    Revisin bibliogrfica de los sistemas de RoF.

    Clasificacin del material bibliogrfico de acuerdo a las tcnicas de transmisin, transporte y deteccin de seales RoF.

    Simulacin del comportamiento de las seales RoF en la fibra ptica y el medio atmosfrico, teniendo en cuenta los efectos de dispersin y no linealidades en sistemas RoF.

    Evaluacin de los mtodos de compensacin de la dispersin de seales en sistemas RoF.

    Estudio de los mtodos ms relevantes de propagacin aplicables a sistemas RoF.

    Documentacin de las actividades realizadas.

  • 8. Bibliografa

    [1] Informe trimestral de conectividad, Comicin de Regulacin de omunicaciones - Republica de Colombia - Bogot D.C., Noviembre 2009 - No.17

    [2] Xavier N. Fernando and S Z. Pinter, Radio over Fiber for BroadbandWireless Access, ADOIT Group, Department of Electrical and Computer Engineering, Ryerson University, Toronto, Canada, pp. 1-3.

    [3] G. Zysman, R. Thorkildsen, D. Lee, "Two-way broadband access", BT Technol. J., vol. 1, no. 1, pp. 115-129, 1996.

    [4] W. Honcharenko, J. P. Kruys, D. Y. Lee, N. J. Shah, "Broadband wireless access", IEEE Commun. Magazine, pp. 20-26, 1997.

    [5] R. Snchez, F. Bernues, V. Quilez, F. Garca, J. Prez, J. L. Garca, "Nuevos sistemas de acceso va radio en banda ancha", Revista BIT, no. 115, pp. 27-53, 1999.

    [6] R. Olshansky, V. A. Lanzisera, P. M. Hill, "Subcarrier multiplexed lightwave systems for broadband distribution", J. Lightwave Technol. , vol. 7, no. 9, pp. 1329-1341, 1989.

    [7] A. J. Cooper, "Fibre/radio for the provision of cordless/mobile telephony services in the access network", Electron. Lett., vol. 26, pp. 2054-2056, 1990.

    [8] D. Wake, L. D. Westbrook, N. G. Walker, I. C. Smith, "Microwave and millimetre-wave radio fibre", BT Technol. J., vol. 11, no. 2, pp. 76-88,1993.

    [9] J. M. Fuster, J. Marti, V. Polo, F. Ramos, and J. L. Corral, Mitigation of dispersion-induced power penalty in millimetre-wave fibre optic links, III.2 OTRAS PUBLICACIONES DEL AUTOR 327 IEE Electronics Letters, vol. 34, no. 19, pp. 1869-1870, September 1998.

    [10] G. P. Agrawal, "Nonlinear fiber optics", New York: Academic, 1989. [11] A. R. Chraplyvy, "Limitations on lightwave communications imposed by optical-fiber

    nonlinearities", J. Lightwave Technol., vol. 8, no. 10, pp. 1548-1557, 1990. [12] M. R. Phillips, T. E. Darcie, D. Marcuse, G. E. Bodeep, N. J. Frigo, "Nonlinear distortion

    generated by dispersive transmission of chirped intensity-modulated signals", IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 3, no. 5, pp. 481-483, 1991.

    [13] C. Desem, "Composite second order distortion due to self-phase modulation in externally modulated optical AM-SCM systems operating at 1550 nm", Electron. Lett. vol. 30, no. 24, pp. 2055-2056, 1994.

    [14] X. P. Mao, G. E. Bodeep, R. W. Tkach, A. R. Chraplyvy, T. E. Darcie, R. M. Derosier, "Brillouin scattering in externally modulated lightwave AM-VSB CATV transmission systems", IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 4, no. 3, pp. 287-289, 1992.

    [15] W. Shieh, E. Park, A. E. Willner, "All-optical wavelength shifting of microwave subcarriers by using four-wave mixing in a semiconductor optical amplifier", IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 8, no. 4, pp. 524-526, 1996.

    [16] P. N. Freeman, N. K. Dutta, J. Lopata, "Semiconductor optical amplifier for wavelength conversion in subcarrier multiplexed systems", IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 9, no. 1, pp. 46-48, 1997.

    [17] X. S. Yao, "Brillouin selective sideband amplification of microwave photonic signals", IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 10, no. 1, pp. 138- 140, 1998.

    [18] R. Khosravani, S. Lee, M. I. Hayee, H. Sun, A. E. Willner, "Soliton sampling for subcarrier multiplexed transmission to eliminate dispersion-induced RF power degradation", presented at OFC 99, pp. 341-343, 1999.

    [19] Radiocomunicaciones y fibra ptica, Sistemas radio sobre fibra ptica. [Online] Available: http://www.radioptica.com/Fibra/radio-fibra.asp

    [20] Dr. Francisco Ramos Pascual, Estudio de efectos no lineales en dispositivos fotnicos y su aplicacin en sistemas radio sobre fibra ptica, Departamento de Comunicaciones Universidad Politcnica de Valencia, Tesis doctoral, Julio 2000, pp. 234-237.

    [21] Tasuku Teshirogi and Tsukasa Yoneyama. Modern millimeter wave technology.IOS Press. [22] Vorgelegt Von, Hong Bong Kim. von der Fakultat IV - Elektrotechnik und Informatik.radio over

    fiber based network architecture [23] Zhensheng Jia Optical millimetre wave signal generation transmission and processing for

    symmetric super broadband optical wireless access networks, Georgia Institute of Technology. August 2008.

    [24] Leonid G. Kazovsky, Fellow, IEEE, Georgios Kalogerakis, student member , IEEE, and Wei-Tao Shaw, student member, IEEE. Homodyne Phase-Shift-Keying Systems: Past Challenges and Future Opportunities. December 2006.

    [25] Department of Photonics Engineering, DTU Converged Wireline and Wireless Signal Transport over Optical Fiber Access Links [Online] http://pnrl.stanford.edu/OFC2009/OFC%20Workshop/OFC%20Workshop/dtu-OFC_workshop_I_v04.pdf