El diseño y pruebas de un prototipo que combina elementos electrónicos y ópticos, como láseres o diodos emisores de luz (oscilador optoelectrónico), demuestra una capacidad de transmisión de hasta 41 kilómetros más allá del lugar de origen. Además, mediante la implementación de un enlace inalámbrico, su alcance puede superar dicha distancia. El hallazgo representa un aporte importante a la creciente necesidad de mejorar los sistemas de comunicación existentes.
La creciente demanda en los servicios de telecomunicaciones
se ha visto impulsada por la necesidad de conectividad de una variedad de
dispositivos, desde electrodomésticos como lavadoras y televisores hasta el
transporte de imágenes médicas de pacientes, lo cual ha llevado a una mayor
carga en los sistemas de comunicación, exigiendo un ancho de banda más amplio y
una gestión más eficiente del espectro, un recurso escaso.
Todas las características mencionadas demandan un mayor
ancho de banda, que no alcanza a ser suministrado por las actuales tecnologías
de acceso inalámbrico, por lo que se requiere el uso de frecuencias más altas.
Por ejemplo, según la Comisión de Regulación de Comunicaciones para diciembre
de 2022, las conexiones de internet móvil alcanzaron los 40,11 millones con un
crecimiento de 5,7 % respecto a 2021, ogotá, Cartagena y Armenia son las
ciudades que lideran en descargas y conectividad de usuarios.
Elkin Andrés Ladino Ordoñez, magíster en Ingeniería De
Telecomunicaciones de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), menciona que,
“esta necesidad de mejorar los sistemas de telecomunicaciones ha llevado a
explorar nuevas soluciones, presentándose las redes basadas en fibra óptica
como una buena alternativa. Gracias a ellas se alcanzan anchos de banda del
orden de los terahertz (THz) con velocidades del orden de los Gigabits por
segundo (Gbps)”.
Sin embargo, las aplicaciones finales requieren consumir
servicios de forma móvil, disfrutando de la misma experiencia, sin estar
conectados a una red fija.
En ese sentido, anota que, “los sistemas de radio sobre
fibra óptica (radio–over–fiber, ROF), integran las ventajas de ambas
tecnologías: las fibras ópticas y las redes inalámbricas, y están siendo
utilizados para satisfacer el enorme crecimiento en la industria de las
telecomunicaciones, en especial en el servicio de datos inalámbricos”.
Precisamente, su propuesta consiste en la incorporación de
un oscilador optoelectrónico en un sistema de radio que aporta estabilidad
mediante una señal de referencia constante.
La señal constante se traduce en una mejora significativa
del rendimiento general de la red combinada. Según el investigador, al unir la
velocidad de transmisión eficiente de la fibra óptica con la flexibilidad de
las redes inalámbricas, se logra una sinergia que optimiza la eficiencia del
sistema y, al mismo tiempo, satisface la creciente demanda de conectividad en
la era actual.
Simulación
Para el desarrollo de su investigación, el magíster realizó
la evaluación del sistema de radio sobre fibra, para lo cual utilizó equipos de
radio especializados conocidos como Universal Software Radio Peripheral”
(USRP), dispositivos con capacidad para generar señales de comunicación
digital, que suelen ser utilizadas en este tipo de estudios.
Luego de lograr el funcionamiento del oscilador
optoelectrónico y tener en marcha el sistema de radio sobre fibra, realizó la
integración de los dos sistemas con lo que obtuvo inicialmente una señal en la
frecuencia de 5.8 gigahercios (GHz).
“Para simplificar el proceso, transformé esta señal en
una de banda baja, lo que significa que se redujo su frecuencia para facilitar
la transmisión. Posteriormente, utilicé el oscilador optoelectrónico, ayudado
por un mezclador, para elevar esta señal previamente reducida”, explica.
En el sistema de radio sobre fibra desarrollado utilizó tres
tipos de modulación digital. La primera de ellas es la modulación por
cuadratura de fase (QPSK), seguida por la modulación por cuadratura en 16 (QAM)
y, por último, la modulación con cuadratura en 64 QAM.
Tales técnicas trabajan con símbolos, donde cada símbolo
lleva consigo información codificada. Es importante destacar que, si bien la
modulación 64 QAM permite transmitir una mayor cantidad de información,
presenta la desventaja de tener un alcance limitado y ser más susceptible a
interferencias externas como ruido, luz o vibraciones.
“Dicha característica la hace más propensa a perturbaciones
que puedan afectar la calidad de la comunicación. La elección entre estas
modulaciones depende, por lo tanto, de consideraciones específicas de
rendimiento y entorno para lograr una transmisión eficiente y confiable”,
indica el magíster.
Entre los hallazgos del trabajo se encuentra que el diseño
del sistema integrado alcanzó límites notables en la conexión de fibra óptica.
La distancia máxima de transmisión alcanzada fue de 41 kilómetros para la señal
de QPSK, 30 kilómetros para la señal de 16QAM y 18 kilómetros para la señal de
64 QAM.
Esto significa que el sistema diseñado permite transmitir la
señal hasta 41 kilómetros más allá del lugar de origen. Además, la posibilidad
de extender esta distancia se da mediante la implementación de un enlace
inalámbrico.
Cabe mencionar que el oscilador es una tecnología aún se
encuentra en una fase experimental, lo que implica algunas variaciones y la
señal generada no es completamente estable al 100 %. No obstante, es relevante
destacar que, a pesar de estas limitaciones, su señal es más estable en
comparación con las señales electrónicas comúnmente utilizadas en la
actualidad.
