Studio sullo stato dell'arte delle comunicazioni ottiche in spazio libero

Come visto nel modello analizzato precedentemente, l’attenuazione in atmosfera è molto elevata e può arrivare a centinaia di dB/km. Per risolvere, o meglio, limitare il problema si può pensare di utilizzare degli amplificatori ottici OFA (Optical Fiber Amplificator) ad alta potenza. Il problema è che in questo modo il costo del progetto aumenta pesantemente. La soluzione migliore si rivela essere quella di utilizzare degli OFA a bassa potenza utilizzati nella regione di saturazione del guadagno. Avendo un sistema in cui l’informazione viene trasportata in pacchetti, quando la perdita in potenza diventa troppo grande, il sistema ridurrà il numero medio di pacchetti inviati, la loro lunghezza oppure entrambi. Dato che la potenza in uscita da un amplificatore OFA nella regione di saturazione del guadagno è pressoché fissa, si ottengono dei guadagni ottici molto elevati sul segnale del relativo pacchetto. Nell’esperimento condotto da Hurh [cit.] si sono trasmessi 8 canali Gigabit-Ethernet a 10Gbit/s lungo una distanza di 2.4km usando due amplificatori OFA in regione di saturazione del guadagno. Uno in T1 ed un altro al ripetitore a distanza di 1.2km dal primo. Per il progetto sono stati usati 4 telescopi 8-in Schmidt-Cassegrain, usati a coppie come TX ed RX in T1 e al ripetitore. I canali sono spaziati di 100GHz e distributi tra le lunghezze d’onda di 1552.34nm e 1557.94nm, multiplexati con un AWG (Arrayed-waveguide grating) e modulati con un modulatore al niobato di litio LiNi0 (fig. 3.4). Sono stati usati due amplificatori EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) uno prima e l’altro dopo del’AWG; il primo operante in regione lineare e il secondo in regione di saturazione del guadagno con un output costante di +18dBm. Infine l’amplificatore EDFA numero 3 (quello al ripetitore ottico) opera anch’esso in regione di saturazione del guadagno con un output di +17dBm. Passando ai risultati di questo esperimento, è emerso che esso non è stabile a causa della scintillazione, la potenza in ricezione infatti oscilla fino a 7dB. Ed è proprio il rumore dovuto alla scintillazione che causa anche una fluttuazione anche nel BER (Bit Error Rate). Usando però un codice FEC (Forward Error Correction) è possibile correggerne una buona parte ed aumentare la BER di conseguenza. Infatti i codici di questo tipo aumentando il numero di bit trasmessi e quindi creando ridondanza, permettono di rilevare e correggere alcuni tipi di errori. Grazie a ciò, anche quando l’attenuazione in potenza aumenta notevolmente, il sistema FSO può operare in modo sicuro. Il compromesso è una riduzione delle performances, infatti nell’esperimento, un’attenuazione di 3dB sulla tratta (1,2km) corrisponde a dover ridurre di almeno la metà la media dei pacchetti inviati per mantenere un SNR soddisfacente per mantenere il link. Tornando al problema del rumore dovuto alla scintillazione, dato che si distribuisce ben al di sotto dei 100Hz, il ripetitore, operando in regione di saturazione del guadagno e non linearmente, permette di ridurne la potenza.