1. 1
Efectos de la Dispersi´ n Crom´ tica a
o a
´
Radiofrecuencias en la Fibra Optica para un Enlace
de Radio sobre Fibra
Herrera Duran. Mauricio
Abstract—Los sistemas de Radio sobre Fibra (RoF) se mues- tecnol´ gicas, dentro de las cuales RoF representa una buena
o
tran como una alternativa en la transmisi´ n eficiente de senales
o ˜ opci´ n [4].
o
a ˜
inal´ mbricas en las que las senales de radiofrecuencia son En la actualidad, con el desarrollo de las tecnolog´as de ı
´
enviadas hacia las estaciones base utilizando la fibra optica. Esto
trae consigo ventajas en gesti´ n, baja complejidad de equipos en
o la informaci´ n y comunicaci´ n, se buscan alternativas en el
o o
las estaciones base y disminuci´ n en consumo de potencia y ancho
o dise˜ o e implementaci´ n de las redes, de manera que se
n o
de banda para los sistemas inal´ mbricos. Sin embargo existen
a logre aprovechar las ventajas que presentan algunos medios de
´
algunas limitantes impuestas por el canal de fibra optica que transmisi´ n, adem´ s de posibilitar el uso de redes inteligentes
o a
es importante considerar. En este art´culo se explicar´ el efecto
ı a que proporcionan a la red robustez, seguridad, reconfigura-
o a ´
de la dispersi´ n crom´ tica como filtro del canal de fibra optica
˜
sobre las senales de radiofrecuencia del sistema inal´ mbrico y
a ´
bilidad y flexibilidad [5]. Es por esto que la comunidad
se analizar´ la posibilidad de implementaci´ n de un sistema
a o cient´fica ha optado por investigar sobre la implementaci´ n
ı o
de radio sobre fibra dependiente de la atenuaci´ n inducida por
o de sistemas de distribuci´ n de telecomunicaciones h´bridos,
o ı
dicha dispersi´ n en el canal. Para ello inicialmente se presenta la
o dentro de los cuales es de particular inter´ s el denominado
e
funci´ n de transferencia del filtro de disperi´ n, luego se realiza la
o o sistema Radio sobre Fibra (Radio over Fiber; RoF), el cual
simulaci´ n y el an´ lisis de su comportamiento a frecuencias de la
o a
secci´ n de radiofrecuencia y se comparan los resultados con los
o consiste esquem´ ticamente en cambiar el cable coaxial que
a
´
obtenidos para una frecuencia en el dominio optico, teniendo en com´ nmente alimenta la antena de una estaci´ n base por
u o
cuenta durante las simulaciones la dependencia de la funci´ n deo ´ ´
un cable de fibra optica, enviando por este ultimo se˜ ales n
transferencia del filtro con la distancia de transmisi´ n del enlace.
o portadoras en el rango de RadioFrecuencia (RF). Dicha fibra
est´ estrechamente ligada a especificaciones de los distintos
a
o a ´
Index Terms—Dispersi´ n Crom´ tica, Fibra optica, Radiofre- elementos de la red seg´ n lo indican algunos est´ ndares
u a
´
cuencia, Ancho de Banda, Portadora optica, filtro. internacionales en donde, por ejemplo, el m´ s m´nimo error en
a ı
el valor correcto de un par´ metro de distribuci´ n de la se˜ al,
a o n
como la frecuencia de operaci´ n, la distancia de transmisi´ n o
o o
´
I. I NTRODUCCI ON
la longitud de onda de operaci´ n del l´ ser, afecta gravemente
o a
L A necesidad de buscar implementaciones h´bridas surge
a
ı
b´ sicamente de las grandes demandas de ancho de banda
en servicios m´ viles, adem´ s del desarrollo e inclusi´ n de ser-
o a o
la comunicaci´ n [6].
o
´
Hacer el cambio de cable coaxial por fibra optica trae
consigo ventajas y desventajas. Entre las ventajas se encuentra
vicios en el mercado de las telecomunicaciones como HDTV la disponibilidad de un mayor ancho de banda, cuyo valor
(High Definition Television) y video 3D [1]. Los sistemas es casi 4 veces el aceptado por el cable coaxial, ya que a
de WLAN (Wireless Local Area Network) convencionales distancias de 20 Km con est´ ndares como el ITU-T G.984,
a
pretenden llegar a velocidades de 1 Gbps aunque solo han se logran velocidades de transmisi´ n ascendente (upstream)
o
alcanzado los 54 Mbps [2]. HDTV requiere de un canal que de hasta 1,25 Gbps y descendente (downstream) de hasta 2.5
soporte 1.5 Gbps, velocidades que se posibilitan cuando se Gbps [7]. Para el caso de una fibra monomodo que trabajara
´
utiliza fibra optica como canal de transmisi´ n alimentador y
o en la zona de RF comprendida entre 30 GHz y 300 GHz
se trabaja en frecuencias de 10 GHz en adelante. Seg´ n la base
u debido a la alta frecuencia de operaci´ n habr´a que colocar m´ s
o ı a
de datos en indicadores de telecomunicaciones mundiales de la estaciones base o antenas para suplir las necesidades en un area´
ITU (International Telecommunication Union) en los ultimos ´ constante [6]. Otra ventaja es el dise˜ o de la red, en donde
n
5 a˜ os el incremento en el n´ mero de usuarios suscriptores
n u los equipos de mayor complejidad y de mayor consumo de
de internet se ha visto influenciado gracias a la aceptaci´ n de
o potencia como el l´ ser y el generador de ondas ser´ n instalados
a a
los servicios de banda ancha m´ vil por parte de los usuarios.
o en un cuarto central, mientras que los elementos de red pasivos
As´ mismo, el incremento en la demanda de telefon´a m´ vil
ı ı o ser´ n dispuestos a varios kil´ metros de distancia del cuarto,
a o
en el periodo comprendido entre los a˜ os 2006 y 2011 fue
n ´
cuya se˜ al ser´ transportada por la fibra optica. Otras ventajas
n a
de alrededor de 100%, ya que para el 2006 se presentaban que pueden mencionarse son la reducci´ n de cuellos de botella
o
aproximadamente 2,8 billones de usuarios mientras que para gracias al car´ cter de pasividad en los terminales de la red, baja
a
finales de 2011 la cifra ya era de casi 6 billones de personas potencia en las antenas, disminuci´ n de los impactos ambien-
o
[3]. Otros factores como la eliminaci´ n del cuello de botella,
o tales, baja atenuaci´ n de las se˜ ales logrando alta calidad en
o n
est´ n conduciendo a la b´ squeda de nuevas implementaciones
a u ellas, no se presentan interferencias electromagn´ ticas, env´o
e ı

2. 2
de diversidad de servicios inal´ mbricos, entre otras [8,9]. Sin
a se˜ al directamente con el l´ ser a m´ s de 10 GHz produce
n a a
embargo, el buen desempe˜ o en ancho de banda que alcanza
n fluctuaciones en las componentes espectrales y en la amplitud
´
la fibra optica est´ ndar en el rango RF de 30 GHz a 300 GHz
a de la se˜ al, afectando el buen ancho de banda que se consigue
n
se ve afectado por la dispersi´ n crom´ tica cuando el l´ ser
o a a utilizando una fibra monomodo. Por tanto los sistemas basados
es modulado a una longitud de onda de 1550 nm, dispersi´ n o en modulaci´ n de intensidad que usan detecci´ n directa, a
o o
que a 1310 nm es cero. El presente art´culo se centrar´ en el
ı a frecuencias mayores de 10GHz utilizan una t´ cnica llamada
e
desempe˜ o del sistema en 1550 nm, pues debido a su baja
n modulaci´ n externa [13]. Cuando la se˜ al viaja por el canal
o n
atencuaci´ n el enlace puede extenderse hasta 50 Km, casi 25
o ´
de fibra hay diversos efectos f´sicos sobre esta que hacen
ı
veces m´ s que en 1310 nm para fibras monomodo [10]. La
a que su intensidad disminuya. Las no linealidades del mate-
dispersi´ n crom´ tica es una consecuencia de la interacci´ n
o a o rial, p´ rdidas en el proceso de conversi´ n opto-el´ ctrico, la
e o e
de la luz con la materia. La luz est´ compuesta por varias
a dispersi´ n multiruta y la dispersi´ n crom´ tica, son buenos
o o a
longitudes de onda las cuales al entrar en un medio f´sico, ı ejemplos de esos efectos. En este caso la fibra tenida en
viajan cada una de ellas a una velocidad diferente debido a cuenta es de tipo monomodo, en la cual no existe la dispersi´ n
o
que cada longitud de onda percibe un ´ndice de refracci´ n
ı o multiruta [9,11]. Es de particular inter´ s el estudio de la
e
diferente. La dispersi´ n crom´ tica act´ a como un filtro para
o a u ´
dispersi´ n crom´ tica debido principalmente a que este es un
o a
algunas frecuencias de RF y su funci´ n de transferencia ser´
o a problema que afecta a la se˜ al durante su viaje por la fibra
n
mostrada y analizada en este art´culo con fines pr´ cticos de
ı a cuando el l´ ser a modular trabaja a una longitud de onda de
a
aplicaci´ n de los sistemas de RoF, como sistemas de TV, radio,
o 1550 nm.
telefon´a m´ vil y portadoras para tecnolog´a UMTS/HSDPA
ı o ı Bajo estas condiciones de trabajo, la dispersi´ n crom´ tica
o a
(Universal Mobile Telecommunications System/High Speed puede ser modelada mediante un filtro de banda pasante cuya
Downlink Packet Access) [11]. respuesta al impulso natural en el dominio del tiempo, h(t),
En este art´culo se analizar´ la penalizaci´ n inducida por la
ı a o tomada de [6], est´ dada por la siguiente expresi´ n matem´ tica
a o a
dispersi´ n crom´ tica a una se˜ al de RF en el canal de fibra
o a n
para diferentes aplicaciones pr´ cticas explicando y simulando
a C CΠ 2
su comportamiento como filtro en radiofrecuencias. Para ello, h(t) = 2Z
ej Dλ2 Z t (1)
jDλ
en el inicio de la secci´ n II se presentar´ la funci´ n de
o a o
transferencia del filtro de dispersi´ n crom´ tica, seguido de
o a donde π es la constante adimensional equivalente a
las gr´ ficas correspondientes a las respectivas simulaciones en
a 3,141592654, D es el ´ndice de dispersi´ n crom´ tica en la
ı o a
MATLAB de portadoras para servicios de televisi´ n, radio e
o fibra monomodo el cual equivale a 17 ps/nm.Km, λ es la
internet m´ vil teniendo en cuenta un sistema de RoF. Al final
o longitud de onda a la que modula el l´ ser que ser´ tomada
a a
de esa secci´ n se mostrar´ el efecto del filtro de dispersi´ n
o a o en 1550 nm debido a que en 1310 nm la dispersi´ n crom´ tica
o a
´
sobre una portadora optica y a continuaci´ n, en la secci´ n III,
o o es nula, Z es la distancia del enlace de fibra, C es la velocidad
se proceder´ a analizar los resultados obtenidos para cada uno
a de la luz en el vac´o cuyo valor es 3 ∗ 108 m/s y f es la
ı
de los casos anteriores. En la secci´ IV se concluir´ respecto
n a frecuencia de operaci´ n de la fibra que debe estar en el rango
o
a los an´ lisis y resultados obtenidos.
a de radiofrecuencias para el caso de una implementaci´ n RoF.
o
Si se aplica el operador transformada de Fourier a ambos
lados de la ecuaci´ n (1), se tiene la siguiente relaci´ n en el
o o
´ ´
II. S ITUACI ON PROBLEM ATICA
dominio de la frecuencia
Un enlace de radio sobre fibra est´ principalmente com-
a
DΠλ2 Z 2
puesto por una estaci´ n central en donde se genera una se˜ al
o n h(f ) = e−j C
f
(2)
´
a una frecuencia RF y luego es modulada por un l´ ser. Esta es
a
´
enviada por un cable de fibra optica hasta una estaci´ n base en
o La dispersi´ n crom´ tica es un fen´ meno f´sico que aparece
o a o ı
donde se radia dicha se˜ al la cual ser´ recibida y decodificada
n a como consecuencia directa de la naturaleza de la luz. Por
por el dispositivo final, ocupe este funciones de televisi´ n,
o ejemplo, la luz infrarroja que sale del l´ ser est´ compuesta
a a
telefon´a, internet, radio. La se˜ al de salida del generador
ı n por varias longitudes de onda que se desplazan, cada una, a
local es llamada x(t), esta entra a modular un conversor
´ velocidades diferentes viendo ´ndices de refracci´ n diferentes,
ı o
foto-el´ ctrico de intensidad directa que le proporciona las
e que deber´a de ser solo uno para una fibra est´ ndar, hecho
ı a
caracter´sticas necesarias para su viaje por la fibra hasta la
ı que evidencia que en la funci´ n de transferencia mostrada
o
´
antena, donde es convertida del dominio optico al el´ ctrico
e en (2), haya una dependencia cuadr´ tica de λ. Debido a
a
por medio de detecci´ n directa a trav´ s de foto-receptores,
o e esto, durante la transmisi´ n, los pulsos se van ensanchando,
o
cuya se˜ l de salida es llamada y(t) [9]. Aunque existen
a alargando su tiempo de duraci´ n, ocasionando interferencia
o
m´ s t´ cnicas de recepci´ n como la detecci´ n heterodina, la
a e o o entre s´mbolos de informaci´ n, ISI (intersymbol interference),
ı o
directa ser´ la tratada en el proceso de investigaci´ n en este
a o que afecta gravemente la transmisi´ n cuando el tramo de cable
o
art´culo, debido a su alto grado de inclusi´ n en muchas redes
ı o se hace m´ s largo [6].
a
´
de fibra optica mundiales, simplicidad, bajo costo y a que Las radiofrecuencias de mayor inter´ s de an´ lisis sobre
e a
permite modulaci´ n de m´ ltiples portadoras mientras no se
o u enlaces de RoF son las que se encuentran en el rango de
haga demasiado compleja la detecci´ n directa para el receptor
o 0.3 GHz a 300 GHz, rango llamado de microondas y ondas
[6,11]. Es importante informar al lector que modular una milim´ tricas [11]. Para ver el efecto de filtrado sobre una se˜ al
e n

3. 3
Fig. 3. Respuesta en frecuencia del filtro de dispersi´ n crom´ tica para un
o a
Fig. 1. Atenuaci´ n inducida en dos se˜ ales portadoras por la dispersi´ n
o n o
sistema de TV.
crom´ tica a medida que se aumenta la distancia de propagaci´ n.
a o
x(t) = sin(2fc t) (3)
donde fc es la frecuencia de la se˜ al portadora, que es
n
id´ ntica a f. Para que en el cuarto t´ cnico de la antena no sea
e e
m´ s que necesario colocar un detector foto-el´ ctrico, f debe
a e
ser la misma frecuencia que se va a radiar en la antena que
debe estar en el rango de RF. Con esto se logra independencia
del protocolo y el formato de modulaci´ n, ya que no hay
o
necesidad de generar una portadora de RF antes de radiar la
se˜ al [5].
n
En la actualidad colombiana son servicios inal´ mbricos
a
comunes la televisi´ n, la radio, la telefon´a m´ vil y el in-
o ı o
ternet de banda ancha. De aqu´ en adelante se mostraran
ı
las simulaciones realizadas en MATLAB para las frecuencias
Fig. 2. Respuesta en frecuencia del filtro de dispersi´ n para el rango entre
o utilizadas por cada servicio en Colombia seg´ n la Agencia
u
30 GHz y 60 GHz en dos puntos distintos.
Nacional del espectro (ANE). El sistema de televisi´ n utiliza
o
frecuencias del orden de MHz para los canales entre el 2 y
el 13 que son los que durante un largo tiempo se han radiado
con portadora RF se pueden escoger una de 40 GHz y otra de en Colombia. Los canales 2, 3 y 4 operan entre 55.25 MHz
70 GHz con el fin de comparar como a determinadas distancias y 67.25 MHz respectivamente, separados en 6 MHz uno de
se encuentran m´nimos locales de la funci´ n que representan
ı o otro. Los canales 5 y 6 operan en 77.25 MHz y 83.25 MHz
ca´das de potencia de varios decibeles, en donde la primera
ı respectivamente. El resto operan entre las frecuencias 175.25
de ellas indica que la se˜ al ha sido extinta por completo. En
n MHz y 211.25 MHz separados tambi´ n 6 MHz uno de otro.
e
Fig. 1 y Fig. 2, se presenta un resultado similar al obtenido, En la Fig. 3, se puede observar el comportamiento de dichas
para frecuencias portadoras de 30 GHz y 60 GHz, en [11]. frecuencias de operaci´ n en la funci´ n de transferencia del
o o
En Fig. 1, se observa una se˜ al con portadora de 70 GHz
n filtro de dispersi´ n, comparando su comportamiento a varias
o
que ha sido atenuada completamente a menos de 1Km de distancias de transmisi´ n. Un comportamiento parecido se
o
transmisin, mientras que la seal con portadora en 40 GHz pudo observa en la Fig. 4, en la que se muestra la respuesta del
viajar 1.5 Km ms, aproximadamente. En Fig. 2, se han tomado filtro de dispersi´ n crom´ tica para las 41 emisoras de radio
o a
dos distancias de transmisi´ n fijas, una de 10 Km y otra de
o ofrecidas en la ciudad de Medell´n comprendidas en la regi´ n
ı o
25 Km. La primera de ellas, ocasiona que varias frecuencias espectral de FM con frecuencias entre los 88 MHz y 108 MHz.
de operaci´ n sean filtradas debido a la dispersi´ n crom´ tica,
o o a El operador Claro, que ofrece servicios m´ viles en toda
o
aunque en el caso de 25 Km, la eficiencia espectral se reduce la regi´ n colombiana, transmite internet m´ vil en tecnolog´as
o o ı
aun m´ s.
a UMTS/HSDPA cuyas frecuencias de operaci´ n son 850 MHz
o
Las ca´das de potencia a varias distancias debidas a la
ı y 1900 MHz, seg´ n lo establece en su sitio web para un
u
dispersi´ n crom´ tica, se observan tambi´ n con la variaci´ n
o a e o modem Alcatel X520Y. La Fig. 5, en la que se muestra
de la frecuencia para una distancia fija, por ejemplo en 10 la simulaci´ n de la respuesta del filtro de dispersi´ n a las
o o
Km y 25 Km. dos frecuencias antes mencionadas seg´ n se incremente la
u
La sen˜ l generada por el oscilador local tendr´ forma
a a distancia de transmisi´ n, se puede notar que la dispersi´ n
o o
sinusoidal: crom´ tica permite que la se˜ al, con portadora en 1900 MHz,
a n

4. 4
Fig. 4. Respuesta en frecuencia del filtro de dispersi´ n crom´ tica para un
o a
sistema de radio.
Fig. 6. Atenuaci´ n inducida por la dispersi´ n crom´ ica para frecuencias entre
o o a
0 GHz y 31 GHz para distancias de propagaci´ n hasta de 100 Km.
o
Fig. 5. Atenuaci´ n inducida por la dispersi´ n crom´ ica en dos se˜ ales
o o a n
portadoras para tecnolo´as UMTS/HSDPA a medida que se aumenta la
ı
distancia de propagaci´ n.
o
Fig. 7. Atenuaci´ n inducida por la dispersi´ n crom´ ica VS frecuencia de
o o a
operaci´ n.
o
viaje unos 230 Km sin perder m´ s que la mitad de su potencia
a
inicial.
Se puede seguir aumentando la frecuencia de operaci´ n o
hasta llegar al orden de las portadoras de microondas, espe-
cialmente en el rango de 1.530 GHz a 31 GHz, en donde se
encuentran las bandas L, X, C, Ku (Europa), Ku (Am´ rica) e
y Ka. En la banda Ku es en la que se hacen los enlaces
satelitales mundiales. En 1990 el pionero de la telefona m´ vil
o
Craig McCraw plante´ la idea de un sistema de sat´ lites en
o e
´
la orbita terrestre baja llamado Teledesic y su intenci´ n era
o
lograr servicios de banda ancha para distribuci´ n mundial [12].
o
El sistema operaba en la banda ka, en donde los enlaces
descendentes operaban entre 18.8 GHz y 19.3 GHz, y los
ascendentes operan entre 28.6 GHz y 29.1 GHz. La intenci´ n o
era lograr velocidades de enlace ascendente de hasta 100 Mbps
y de enlace descendente hasta de 720 Mbps. En Fig. 7, se hace
la simulaci´ n de frecuencias portadoras en las bandas Ku y
o
Ka suponiendo que entre la central de operaci´ n y la antena
o
´
que radiara al espacio hubiera fibra optica y as´ aprovechar
ı
la buena eficiencia espectral que se presenta en estas regiones Fig. 8. Atenuaci´ n inducida por la dispersi´ n crom´ ica VS distancia de
o o a
del espectro. propagaci´ n.
o
En Fig. 7, se nota como el filtro de dispersi´ n crom´ tica
o a

5. 5
onda no logran atravesar muchos obst´ culos, obligando as´, a
a ı
aumentar la potencia de salida en los l´ ser [12].
a
Al simular las frecuencias portadoras que usan las tec-
nolog´as UMTS/HSDPA para distribuir internet de banda
ı
ancha m´ vil en Colombia, por parte del operador CLARO,
o
se pudo observar que para una frecuencia de 1900 MHz o 1.9 ´
GHz, a una distancia de transmisi´ n de 230 Km por un canal
o
de fibra, la se˜ al pierde la mitad de su potencia, mientras
n
que en 850 MHz a esa misma distancia la se˜ al esta casi
n
intacta, seg´ n lo permite la dispersi´ n crom´ tica. 230 Km
u o a
puede llegar a ser una distancia muy considerable cuando un
enlace de fibra sea necesario para llevar internet de una central
de comunicaciones, ubicada en una ciudad, a las antenas que se
encuentran en los municipios vecinos. Por ejemplo alrededor
Fig. 9. Atenuaci´ n inducida por la dispersi´ n crom´ ica a 193.54 THz
o o a de Medell´n, Colombia, se encuentran municipios que no cuen-
ı
conforme se aumente la distancia de transmisi´ n.
o tan con una estaci´ n central de telecomunicaciones, muchos
o
de ellos ubicados a menos de esos 230 Km, garantiz´ ndose a
cobertura casi que en toda la regi´ n antioque˜ a que cuenta
o n
empieza a atenuar las se˜ ales a partir de los 6 GHz de
n con 63000 Km2 de area. Si esa area fuera la perteneciente a
´ ´
frecuencia aproximadamente, atenuando completamente las un c´rculo que encerrara el departamento, el di´ metro de ese
ı a
se˜ ales con frecuencias m´ s altas, en el rango mostrado,
n a c´rculo ser´a de 283.2 Km. Debido a que Medell´n se encuentra
ı ı ı
incluso antes de los 10 Km de transmisi´ n.
o un poco m´ s al sur de la regi´ n central del departamento
a o
Se puede tomar una frecuencia portadora optica ´ antioque˜ o, se podr´a hacer una aproximaci´ n ubic´ ndola en el
n ı o a
com´ nmente usada en transmisiones por fibra, que se
u centro del c´rculo por lo que los enlaces en la direcci´ n radial,
ı o
encuentra en la banda C de las transmisiones con portadoras en los 360o , para llegar a todas las regiones del departamento
´
opticas. Dicha frecuencia es 193.54 THz y el comportamiento constar´an de 141.6 Km de fibra para una implementaci´ n
ı o
de esa portadora, respecto al filtro de dispersi´ n a medida
o RoF, distancia aceptada por la dispersi´ n crom´ tica incluso
o a
que se avanza en la distancia de transmisi´ n, se muestra en
o para 1900 MHz.
Fig. 9. En el proceso de incrementar la frecuencia para lograr
Se nota a 35 Km de transmisi´ n, que la se˜ al ha perdido
o n mejores anchos de banda y por tanto altas velocidades de
la mitad de su potencia inicial y que en unos 50 Km ha sido transmisi´ n, se llega a las frecuencias ubicadas en las bandas
o
atenuada por completo. Ku y Ka. Esas bandas son utilizadas para enlaces tierra-sat´ lite e
y las antenas se encuentran en lugares no residenciales debido
´
III. D ISCUSI ON a su alta radiaci´ n de potencia. Para llegar a esos lugares
o
debe haber un enlace cableado que permita mantener el buen
Como se puede observar en las gr´ ficas de las simulaciones
a ancho de banda, quiz´ s la fibra sea un muy buen elemento para
a
de la secci´ n 2, a medida que se aumenta la frecuencia de
o lograrlo. A esas frecuencias de enlace la dispersi´ n crom´ tica
o a
operaci´ n, la dispersi´ n crom´ tica empieza a mostrar mayores
o o a ya ha aparecido y a una distancia aproximada de 70 Km, la
efectos como filtro en la fibra. se˜ al ha sido extinta por completo para una frecuencia de
n
Al hacer las simulaciones para varios servicios de co- 7 GHz, una de las menos afectadas por la dispersi´ n. Seg´ n
o u
municaciones inal´ mbricos se encontr´ que los canales de
a o Fig. 6, para las frecuencias ubicadas entre los 11.7 GHz y 12.2
un sistema de televisi´ n y las frecuencias correspondientes
o GHz, rango utilizado para descarga de datos en Ku (Am´ rica), e
a la banda FM de radio presentan una respuesta plana al la dispersi´ n crom´ tica permitir´a que la se˜ al viajara entre 30
o a ı n
filtro de dispersi´ n crom´ tica. Por tanto si se pretendiera
o a Km y 40 Km antes de ser irrecuperable, distancia muy buena
utilizar una implementaci´ n de radio sobre fibra en la que
o si se quiere aislar la antena de la poblaci´ n de habitantes de
o
los servicios a prestar fueran televisi´ n b´ sica (13 canales) y
o a una regi´ n. El proyecto Teledesic pretend´a operar sus enlaces
o ı
radio FM, la dispersi´ n crom´ tica no causar´a mayor da˜ o en
o a ı n en la banda Ka, los enlaces de descarga con frecuencias entre
la transmisi´ n, ya que su comportamiento como filtro no est´
o a 18.8 GHz y 19.3 GHz y de subida entre 28.6 GHz y 29.1
presente para esas frecuencias portadoras. Quiz´ s no sea muy
a GHz [10]. A esas altas frecuencias la potencia de salida del
factible en la actualidad implementar un enlace RoF con solo l´ ser es mucho mayor y al rededor de la antena se presentar´
a a
estos dos servicios debido principalmente a la demanda que se mucha m´ s radiaci´ n, por lo que se deben buscar antenas
a o
presenta hacia otros, en los que se precisa de un buen ancho direccionales con un patr´ n de radiaci´ n bien definido, no muy
o o
de banda para garantizar su correcto funcionamiento. Un gran abierto, o buscar lugares altos como cimas de monta˜ as paran
ancho espectral se vuelve entonces casi que una norma para garantizar que una poblaci´ n no se ver´ afectada por la alta
o a
el enlace y para lograrlo es necesario aumentar la frecuencia radiaci´ n. En el rango de frecuencias del enlace de descarga
o
de operaci´ n del enlace [6]. El principal problema de hacerlo
o la se˜ al ha sido completamente extinta, atenuada en 15 dB, a
n
es que se disminuye la distancia de propagaci´ n de las ondas,
o una distancia de casi 15 Km. Para las frecuencias del rango de
en el enlace antena-usuario, ya que las peque˜ as longitudes de
n subida de datos las se˜ ales se pueden estar viendo seriamente
n

6. 6
afectadas en su potencia a una distancia no mucho mayor ´
la longitud del enlace y la frecuencia de operaci´ n. La ultima
o
que 5 Km, algo que ocasionar´a que la detecci´ n directa para
ı o de estas, se ve seriamente influenciada por el efecto de filtrado
el receptor se haga mucho m´ s complicada no permitiendo
a de la dispersi´ n crom´ tica cuando excede el valor de 6 GHz.
o a
que las se˜ ales radiadas por parte de la antena lleven la
n Cuando se desea implementar un sistema de RoF con el fin
informaci´ n correcta, incluso se puede perder la ventaja de
o de ofrecer servicios de televisi´ n, radio e internet m´ vil, la
o o
enviar m´ ltiples portadoras, esquema que ofrece la detecci´ n
u o dispersi´ n crom´ tica no debe ser un factor tenido en cuenta
o a
directa. de entre los muchos otros que afectan la transmisi´ n por el
o
La dispersi´ n crom´ tica tambi´ n afecta las se˜ ales que
o a e n canal de fibra. Caso contrario ocurre cuando la implementaci´ n o
´
poseen, incluso, portadoras de dominio optico. Una frecuencia se hace con finalidades de lograr grandes anchos de banda,
de esas es la de 193.54 THz que se corresponde con un como por ejemplo enlaces satelitales, en los cuales las altas
λ de 1550 nm. Al hacer la simulaci´ n se ve claramente en
o frecuencias de operaci´ n en el rango de RF son las que activan
o
Fig. 9, que la se˜ al a esa frecuencia se hace completamente
n el filtro de dispersi´ n crom´ tica, reduciendo cada vez m´ s, la
o a a
irrecuperable a 50 Km de transmisi´ n por fibra, distancia
o distancia m´ xima posible de propagaci´ n.
a o
que no esta nada mal, pero definitivamente no habri´ alguna a Cuando se aumenta la frecuencia de operaci´ n en el rango
o
ventaja sobre un enlace con cable coaxial m´ s que el ancho de
a de RF, la dispersi´ n crom´ tica obliga a que la distancia
o a
banda. Una de las principales ventajas de un enlace RoF, de m´ xima de transmisi´ n por fibra sea m´ s peque˜ a. Seg´ n
a o a n u
las que se ha venido tratando, es la m´nima complejidad que se
ı ´
este razonamiento, se esperar´a que para una frecuencia optica
ı
requiere en los equipos de la antena, ventaja que desaparecer´a ı de 193.54 THz el filtro de dispersi´ n limitara la distancia de
o
´
en las frecuencias opticas, ya que se necesitar´an elementos
ı transmisi´ n a tan solo unos pocos metros. En esas tan altas
o
activos en la antena que permitieran llevar la frecuencia del frecuencias el filtro de dispersi´ n es un poco m´ s permisivo
o a
´
dominio optico al de RF, algo que incrementar´a el costo de los
ı respecto a la m´ xima distancia de transmisi´ n posible, ya que
a o
procesos de gesti´ n de equipos y le restar´a toda la eficiencia
o ı la se˜ al ha sido extinta por completo en 50 Km, mientras que
n
de la que se habl´ para una implementaci´ n RoF.
o o para algunas portadoras de onda milimtrica la se˜ al fue extinta
n
Con todo esto, cabe resaltar la eficiencia que tendr´a una ı en menos de 1 Km.
implementaci´ n de radio sobe fibra para sistemas como el
o La caracter´stica intr´nseca de la fibra que ha revolucionado
ı ı
de televisi´ n, radio e incluso para el internet, donde las
o las telecomunicaciones es su grande ancho de banda. Este ´
frecuencias de transmisi´ n no son altamente afectadas por la
o se incrementa a medida que la frecuencia de operaci´ n se o
dispersi´ n crom´ tica. Caso que no ocurre a frecuencias de m´ s
o a a hace m´ s grande. Al pensar de esta manera, se supondr´a
a ı
de 10 GHz en donde la principal ventaja es la buena velocidad que implementar un sistema de RoF con frecuencias opticas ´
de transmisi´ n de datos que se alcanza, aunque el canal de
o ser´a m´ s eficiente. Pero al hacerlo se pierden varias de sus
ı a
´
fibra optica no pueda ser de muchos kil´ metros, limitando
o ventajas de implementaci´ n, por lo que resulta que buenas
o
as´ dichas transmisiones. Resulta entonces muy factible la
ı frecuencias de operaci´ n se encuentran en el rango de 1 GHz
o
idea de implementar RoF en una ciudad donde las principales a 30 GHz, ya que para frecuencias mayores que 30 GHZ la
necesidades de comunicaciones inal´ mbricas se dan hacia los
a se˜ al no puede viajar largas distancias, por ejemplo, en 70
n
servicios de televisi´ n, radio e internet. Permitir´a este un
o ı GHz, donde la se˜ al ha sido extinta por completo antes de 1
n
a ´
mayor tr´ fico de datos gracias a la fibra optica. Aquellos Km de transmisi´ n.o
enlaces mundiales que llevan miles de millones de bytes por A la hora de implementar un sistema de RoF se deben hacer
sus redes se ven seriamente limitados por la distancia del simulaciones como las mostradas en este art´culo, en las que
ı
enlace central-antena, que es peque˜ a, debido a la dispersi´ n
n o un compromiso por parte del dise˜ ador entre frecuencia de
n
crom´ tica teniendo como principal consecuencia opacar las
a operaci´ n y distancia de transmisi´ n pueda ser establecido,
o o
grandes distancias de transmisi´ n que se pueden cubrir con
o ´
logrando encontrar valores optimos de operaci´ n seg´ n las
o u
´
la fibra optica. Resulta entonces que un dise˜ ador de una
n necesidades de velocidad y potencia que se requieran.
implementaci´ n de RoF, incluso para realizar un dise˜ o de una
o n
red basada en fibra, que vaya a operar a una frecuencia de RF
R EFERENCES
´
mayor que 5 GHz o en el dominio optico, debe tener sumo
cuidado con la frecuencia de operaci´ n a usar, ya que como se
o [1] R. Avo, P. Laurencio, M. Medeiros, ”Simulation of mm-wave over fiber
employing optical single sideband modulation combined with subcarrier
pudo ver en Fig. 6, Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9, para cada frecuencia multiplexing,”Mediterranean Winter, Marrakesh, 2008, pp.1-5, 11-13.
de esas secciones, existe una distancia m´nima de transmisi´ n
ı o [2] Y. L. Guennec, A. Pizzinat, S. Meyer, B. Charbonnier, P. Lombard, M.
a la cual la se˜ al se extingue por completo, ocasion´ ndose
n a Lourdiane, B. Cabon, C. Algani, A. Billabert,, M. Terre, C. Rumelhard,
J. L. Polleux, H. Jacquinot, S. Bories, C. Sillans, ”Low-Cost Transparent
p´ rdida de la informaci´ n debido a la dispersi´ n crom´ tica.
e o o a Radio-Over-Fiber System for In-Building Distribution of UWB Signals,”J.
Lightwave Technol., vol.27, no.14, pp.2649-2657, July, 2009.
[3] ITU World Telecommunication/ICT indocators database. Also available
IV. C ONCLUSIONES in World Wide Web site: http://www.itu.int/ITU-D/ict/publications/world/
world.html
Implementar un sistema de Radio sobre Fibra (RoF) se [4] G. Smith, D. Novak and C. Lim, .A millimeter-wave full-duplex
ve seriamente limitado por el efecto f´sico que act´ a sobre
ı u WDM/SCM fiber-radio access network ,.Optical Fiber Communication
el canal de fibra, llamado dispersi´ n crom´ tica. Las dos
o a Conf., San Jos´ , CA, 1998. pp.18-19, 22-27.
e
[5] N. Guerrero, ”Digital Photonic Receivers for Wireless and Wireline
´
principales limitaciones sobre el cable de fibra optica dispuesto Optical Fiber Transmission Links,”PhD. Dissertation, Dept. Fotonik,
entre la central de telecomunicaciones y la estaci´ n base son
o Denmark Tech. Univ, Copenhagen, 2011.

7. 7
[6] Granada Torres, Jhon James. 2012. Monitoreo del efecto de la dispersi´ n
o
crom´ tica en un sistema de radio sobre fibra basado en t´ cnicas de
a e
procesamiento digital de se˜ ales. Tesis para Magister en Ingenier´a de
n ı
Telecomunicaciones. Universidad Nacional de Colombia.
[7] Zhang Chunlei; Geng Ling; Zhang Pengtu; , .An overview of integration
of RoF with PON,Computer Application and System Modeling (IC-
CASM), 2010 International Conference on , vol.15, no., pp.V15-40-V15-
43, 22-24 Oct. 2010.
[8] A. Stohr, ”10 Gbit/s wireless transmission using millimeter-wave over
optical fiber systems,.Optical Fiber Communication Conf., Los Angeles,
CA, 2011, pp.1-3, 6-10.
[9] Hamed. Al-raweshidy. Radio over Fiber Technology for the Next Gener-
ation. 2002
[10] Clark, T. Designing storage area networks. Addison-Wesley, 1999.
Also available in World Wide Web site: http://es.wikipedia.org/wiki/
Canal de fibra.
[11] U. Gliese, S.: Ngrskov, and T. N. Nielsen. 1996. Chromatic Dispersion
in Fiber-0ptic Microwave and Millimeter-Wave Links. IEEE TRANSAC-
TIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 44,
NO. 10.
[12] Alcaraz. Juan Jos´ ,
e S´ nchez.
a Ignacio, Urios Arturo.
Teledesic. Tecnolog´a.
ı Frecuencia. 2000. Link directo
http://www.upv.es/satelite/trabajos/pracGrupo17/principal.html
[13] V. Vorgelegt, Radio over Fiber based Network Architecture,”Ph.D.
Dissertation, Dept. Elect., Tech. Berlin Univ. Berlin, 2005.