1. Incidencia de la Dispersión
cromática en fibras ópticas para
el buen desempeño de un
sistema de radio sobre fibra.
Ingeniería de Telecomunicaciones
Mauricio Herrera Duran
Proyecto Integrador
Medellín, Colombia

2. Definición del problema
• La dispersión cromática atenúa fuertemente la señal en
frecuencias de RF.
• Dicha atenuación, dependerá en mayor parte de la
frecuencia de operación y la distancia de transmsión.

3. • Cada día, hay más altas demandas de servicios de
comunicaciones móviles a nivel global.

4. Observamos claramente que los países con mayor IDSM son aquellos que tienen
mayor espectro asignado e igualmente un mayor índice de competitividad, esto
muestra que Colombia va en un camino adecuado para su desarrollo impulsado
directamente por el desarrollo de los servicios móviles especialmente los de TMC y
BAM.
josefernandorestrepopiedrahita.2011.parte6: Análisis de inserción nuevas tecnologías TIC en Colombia

5. Conceptos
• RoF (Radio over Fiber: Radio sobre Fibra)
Ventajas : mayor BW, menor atenuación, menor consumo
de potencia
• Dispersión cromática (@1310nm y @1550nm, fibras
monomodo, recomendación ITU G.652 )
• Velocidad de grupo
• Portadora óptica (THz - 10^12 – 10^14)
• Portadora de RF (Hasta 300 GHZ)

6. Esquema de RoF
• Una de las ventajas mas significativas es la flexibilidad de la
red y la potencialidad en la distribución y re-uso de las señales
entre los usuarios. Cuando la señal RF esta en el rango de las
microondas(30 GHz a 300 GHz), la fibra proporciona un ancho
de banda de varios GHz, pero se requieren de células
pequeñas debido a la corta distancia de propagación.

7. Ventajas
• Gestión de equipos.
• Baja complejidad de equipos en estaciones base.
• Disminución de consumo de potencia.
• Eficiencia en ancho de banda.
• Altas tasas de transmisión.
• Robustez, seguridad, confiabilidad.
• Láser y generador solo en el cuarto local, de resto solo se
dispone de elementos pasivos.
• Reducción de cuello de botella, gracias a lo anterior.
• No hay interferencias EM y hay pocos impactos ambientales.
• No es necesario generar portadora de RF en la BTS, logrando
independencia del protocolo y formato de modulación.

8. Dispersión de la fibra
En una fibra estándar con dispersión alta en 1550 nm, las
Componentes de alta frecuencia del pulso óptico se propagan más
rápido que las componentes de baja frecuencia.

9. Dispersión cromática
•

10. Comportamiento de la dispersión
cromática como filtro
•

11. Análisis grafico de la función de
transferencia del filtro
• U. Gliese, S. Ngrskov, and T. N. Nielsen. 1996. “Chromatic Dispersion in Fiber-0ptic
Microwave and Millimeter-Wave Links”. IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE
THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 44, NO. 10.

12. Análisis grafico de la función de
transferencia del filtro

13. Consecuencias del filtro en las
frecuencias de un sistema de TV radiada
• No confundir con CATV (Community Antenna Television)
- El sistema CATV difunde el mismo tipo de frecuencias
que la televisión por aire, con la excepción que las
señales son enviadas por un medio guiado como lo es
cable

14. Consecuencias del filtro en las
frecuencias de un sistema de TV

15. Consecuencias del filtro en las
frecuencias de un sistema de TV

16. Consecuencias del filtro en las
frecuencias de un sistema de radio FM

17. Consecuencias del filtro en las
tecnologías UMTS/HSDPA

18. Consecuencias del filtro en sistemas de
radiación satelital (Microondas; 0.3 GHz – 30 GHz)

19. Consecuencias del filtro en sistemas de
radiación satelital (Microondas; 0.3 GHz – 30 GHz)

20. Consecuencias del filtro en 193.54 THz

21. Discusión
• El principal compromiso en el diseño de redes de acceso
se presenta en cuanto al ancho de banda (rata de
bits), potencia de transmisión y distancia de propagación.
• A medida que se incrementa la frecuencia de
operación, la dispersión cromática hace decrecer la
distancia de transmisión.
• Los servicios de más alta demanda de tráfico en las
redes precisan de un buen ancho de banda.
• Para tener un buen ancho de banda, es necesario
aumentar la frecuencia de operación en donde aparecen
dos problemas, la dispersión cromática y las cortas
distancia de propagación en el aire.

22. Discusión
•

23. Discusión
• Bandas Ku (12 GHz – 18 GHz) y Ka (26.5 GHz y 40 GHz). Las
antenas que radian en estas bandas deben estar en
zonas no residenciales.
• Para las frecuencias ubicadas entre los 11.7GHz y
12.2GHz la dispersión cromática permitiría que la señal
viaje entre 30 Km y 40 Km antes de ser irrecuperable.
• Teledesic, fue un sistema de satélites de orbita baja
(LEO) con finalidades de prestar servicios de banda
ancha. Operaba entre 18.8 GHz – 19.3 GHz (Máx. 15 Km;
720 Mbps) para descarga de datos y entre 28.6 GHz y 29.1
GHz para subida (Máx: 5 Km; 100 Mbps).

24. Discusión
• En 193.54 THz, la señal es extinta completamente a 50
Km. Si se enviaran señales a esta frecuencia, habría que
incluir equipos activos más complejos, se reduciría el
ancho de banda y disminuiría la tasa de bits (cuello de
botella).
• Un diseñador de una implementación de RoF, incluso
para diseñar un sistema basado solo en fibra, que trabaje
a más de 5 GHz debe hacer una tabulación de datos que
permita hacer una mediación de los parámetros distancia,
frecuencia y atenuación y así cumplir los requerimientos
que se hagan sobre su sistema.

25. Conclusiones
• Implementar un sistema de Radio sobre Fibra (RoF) se
ve seriamente limitado por el efecto físico que actúa sobre el
canal de fibra, llamado dispersión cromática. Más que todo en
distancia y frecuencia, cuando esta última excede los 6 GHz.
• Cuando se desea implementar un sistema de RoF con el fin de
ofrecer servicios de televisión, radio e internet móvil, la
dispersión cromática no debe ser un factor tenido en cuenta de
entre los muchos otros que afectan la transmisión por el canal
de fibra. Caso contrario ocurre cuando la implementación se
hace con finalidades de lograr grandes anchos de
banda, como por ejemplo enlaces satelitales, en los cuales las
altas frecuencias de operación en el rango de RF son las que
activan el filtro de dispersión cromática, reduciendo cada vez
más, la distancia máxima posible de propagación.

26. Conclusiones
• En frecuencias ópticas el filtro de dispersión es un poco
más permisivo respecto a la máxima distancia de
transmisión posible, ya que la señal ha sido extinta por
completo en 250 Km aproximadamente, mientras que en
el rango de RF la portadora que más lejos pudo llegar, lo
hizo en menos de 100 Km.
• Buenas frecuencias de operación se encuentran en el
rango de 1 GHz a 30 GHz, ya que para frecuencias
mayores que 30 GHZ la señal no puede viajar largas
distancias, por ejemplo, en 70 GHz, donde la señal ha
sido extinta por completo antes de 1 Km de transmisión.

27. Conclusiones
• A la hora de implementar un sistema de RoF se deben
hacer simulaciones como las mostradas en este
artículo, en las que un compromiso por parte del
diseñador entre frecuencia de operación y distancia de
transmisión pueda ser establecido, logrando encontrar
valores óptimos de operación según las necesidades de
velocidad y potencia que se requieran.

28. Tendendencias
• Compensaciones de dispersión. Dopar el material para
desplazar la curva de dispersión, variando los n.
• Dispersión como filtro de las no linealidades.
• Amplificadores ópticos.
• FTTx, fibra hasta un router inalámbrico.