| Artículos | 01 MAY 2001

Comunicaciones ópticas inalámbricas

Francisco Sánchez, Angeles y Martín Grado-Caffaro.
Aunque las experiencias comerciales son todavía muy escasas en todo el mundo, está surgiendo una nueva tecnología especialmente indicada para el bucle local de abonado. Se trata de las comunicaciones ópticas inalámbricas, que permiten complementar las comunicaciones ópticas y radio convencionales para proporcionar servicios de banda ancha en áreas urbanas.

Convencionalmente, a las comunicaciones inalámbricas se las asocia directamente con las comunicaciones por microondas y por radio. Sin embargo, este concepto de microondas puede ser dividido, a su vez, en comunicaciones por microondas en sentido estricto, por infrarrojos y comunicaciones ópticas, en función del rango de frecuencias del espectro radioeléctrico que se utilice. Ya dentro de la óptica, si el enlace se establece mediante láser, también se habla de comunicaciones por láser. Es fácil observar que el concepto de inalámbrico se aplica a todas ellas pero, históricamente, por comunicaciones inalámbricas se entiende normalmente las comunicaciones por radio/microondas utilizadas en las comunicaciones móviles, en los enlaces por satélite y en las comunicaciones por radio fijas.
En consecuencia, desde un punto de vista estricto, la convergencia wireless-optical o free-space optical communications, como se denomina en la literatura universal a la creación de redes basadas en infrarrojos o enlaces por láser, se refiere a la introducción de la óptica en el escenario habitualmente ocupado por las microondas/radio mediante la utilización de nuevas zonas del espectro electromagnético, e incluso nuevos fenómenos físicos en algunos casos, para establecer enlaces de comunicación.
Aquí el término nuevo debe tomarse con cierta precaución, ya que la novedad sólo se refiere a su utilización en el contexto de la tecnología de comunicaciones (e incluso ahí la novedad lo es hasta cierto punto, ya que se ha venido utilizando desde hace un cierto tiempo en aplicaciones muy específicas y en el laboratorio). Lo que sí aparece como realmente nuevo es su introducción en un mercado emergente.
En lo que se refiere al medio por donde se propagan las señales existen también términos acuñados. Normalmente se ha utilizado y se sigue utilizando el concepto de espacio libre al espacio exterior a la atmósfera terrestre; por ello, este tipo de concepto se ha asociado a las comunicaciones por satélite. Por el contrario, las comunicaciones que se establecen entre diferentes puntos de la Tierra, de forma que la señal se propague siempre dentro de la atmósfera, habitualmente se conocen como transmisiones “por el aire”. En las comunicaciones ópticas por el espacio libre de lo que se trata es de transmitir señales sobre un haz de luz: la luz se emite, se modula, se transmite y se detecta siempre por el espacio libre tanto dentro de la atmósfera como fuera de ella.

REDES URBANAS
Estos entornos de convergencia de comunicaciones ópticas e inalámbricas están cobrando forma, en términos de mercado y con el apoyo de un minoritario pero significativo número de fabricantes, en las comunicaciones ópticas urbanas, como una alternativa a las actuales tecnologías inalámbricas existentes dirigidas al bucle local, como LMDS (Local Multipoint Distribution Service). Entre estos fabricantes cabe citar a Nortel y Lucent. De hecho, Lucent ha adquirido el 30% de la firma TeraBeam Networks, un start-up con tres años de existencia dedicada a productos para conectividad punto-multipunto entre una estación base y un conjunto de usuarios. Asimismo, Nortel mantiene una serie de acuerdos con la firma AirFiber, también un start-up estadounidense.
Como es fácil percibir, no existen temas regulatorios que afecten a este tipo de enlaces y, consecuentemente, al contrario que sucede con las comunicaciones por radio no existe necesidad de obtener espectro mediante licencia, algo que las empresas que trabajan en este escenario proclaman como un punto fuerte. Es de esperar, sin embargo, que cambie la situación si el despliegue de este tipo de redes llega a ser a gran escala. En ese caso, se impondrá alguna forma de gestionar un espectro óptico masificado.
Otros puntos fuertes que se citan es la facilidad de instalación, algo, por otra parte común a todo el escenario inalámbrico, y la facilidad de mantenimiento. No obstante, también cuenta con algunos inconvenientes, como las cuestiones que afectan a la seguridad para las personas las personas (posibles problemas oculares, por ejemplo), interferencias de origen meteorológico (nieve, niebla, vibraciones...) y problemas técnicos relativos a divergencias del haz, la alineación del haz (para enlazar exactamente con los receptores), el centelleo (debido al paso del haz por el aire) y posibles limitaciones para crear redes malladas con un cierto nivel de sofisticación (actualmente se trabaja punto a punto fundamentalmente) y extensión a nivel metropolitano. Pero, afortunadamente, la industria ya trabaja para resolver o, al menos mitigar, estas limitaciones, y muchas de ellas ya están siendo resueltas.

BANDA ANCHA
El verdadero objetivo de esta tecnología consiste en proporcionar ancho de banda y servicios de voz y datos a precios competitivos, ofreciendo además como valor añadido una instalación extremadamente simple. Básicamente, los enlaces ópticos inalámbricos urbanos se utilizan para conectar edificios en distancias cortas, en torno a los 6 kilómetros. Estos enlaces trabajan en el margen de 750-800 nm, llegándose a conseguir velocidades de hasta 1,2 Gbps, e incluso 2,5 Gbps en pruebas experimentales. De hecho, este límite de 2,5 Gbps aparece como la meta a conseguir en sistemas comerciales. La obtención de velocidades aún mayores conlleva la utilización de emisores más sofisticados que, de momento, teniendo en cuenta el estado del mercado, no aparecen viables económicamente. Típicamente, los enlaces que se están instalando tienen una capacidad de 155 Mbps.
Al igual que en su tecnología homóloga en microondas LMDS, se necesita preservar la “line-of-sight” entre emisor y receptor, es decir, el camino debe estar libre de obstáculos para que la señal pueda llegar desde un punto a otro. El receptor debe presentar una gran sensibilidad.
Las señales que se transmiten se encuentran en el margen de infrarrojos del espectro electromagnético, o lo que es lo mismo, se crea un haz de infrarrojos desde un transmisor situado en un punto elevado (la azotea de un edificio) y se direcciona hacia el punto donde esta el receptor. Los transceivers (emisores y receptores) se sitúan en los tejados de los edificios en realmente muy poco tiempo, en torno al par de horas. Esta facilidad de instalación se consigue gracias a que se trata de equipos compactos y ligeros, y no necesitan una estructura de soporte dedicada de forma especial.
La alineación necesaria se obtiene a través de un dispositivo CCD (Charge Coupled Device), o bien mediante montajes ópticos. Hay que tener en cuenta que, en este tipo de enlaces, la alineación correcta es crucial, debido a que el haz de infrarrojos tiene que incidir exactamente en el receptor si se quiere evitar la pérdida de señales. El problema aparece, además de la orientación, en lo que se refiere a la compensación de la divergencia que presenta el propio haz. Esta divergencia oscila en torno a 1 metro cada 100.
Con todo, la tecnología óptica inalámbrica no aparece como c

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