GPON and video over free space optics

Abstract

A procura por maiores larguras de banda nas redes de telecomunicações em curtos períodos de tempo tem crescido bastante. Mas tem-se verificado um desequilíbrio em termos de flexibilidade, eficácia e custo, uma vez que há zonas de difícil acesso, onde se torna caro levar uma fibra, e há ligações que podem ser apenas temporárias, outras de longo termo. É o chamado problema de “last mile bottleneck”. Uma das possibiblidades para ultrapassar estes obstáculos, é a utilização de uma tecnologia chamada óptica de meio livre (mais conhecida pela tradução inglesa “Free Space Optics”, ou FSO). Esta tecnologia, mesmo sendo já antiga, apresenta ainda alguns desafios em termos de perdas na atmosfera ou de possíveis desalinhamentos do emissor e receptor, por exemplo. Neste trabalho é feito um estudo de uma ligação de FSO, aplicando-lhe um sinal GPON, que é uma rede óptica passiva, bastante usada pelos operadores de telecomunicações hoje em dia. Em primeiro lugar é feita a caracterização do sinal GPON apenas em fibra, assim como do “Extender Box” existente no laboratório, e só depois se fez o teste desse sinal sobre uma secção de FSO. Aplicou-se também um sinal de vídeo para perceber se o facto de passar na secção de FSO afectava a qualidade do mesmo. São feitas também algumas simulações de modo a perceber de que forma é que as perdas na ligação e o BER são afectados pela turbulência e pelo comprimento da própria ligação.

The seek for higher bandwidth in telecommunications networks on short timelines has grown quite. But it has been found an imbalance in terms of flexibility, efficiency and cost, because there are areas of difficult access, where is expensive the deployment of fiber, and there are connections that could be only temporary, and others are long term. It’s called the last mile bottleneck problem. One of the possibilities to overcome these obstacles is the usage of a technology called Free Space Optics (FSO). That, even if already old, still faces some challenges in terms of atmospheric losses or possibility of misalignment between the emitter and the receptor, for example. In this work a FSO connection is studied, applying a GPON signal, which is a passive network, quite used by the telecommunications operators nowadays. First a GPON signal characterization is done, only with fiber cables, as well as the Extender Box existent in the laboratory, and then the test of that signal over a FSO section is carried out. A video signal was also applied in order to assess the impact of the FSO section in its quality. Some simulations are also done in order to understand how link losses and BER are affected by turbulence and by the link length itself.