Software Matemático - Primeira Versão

Free Space Optics (FSO): O Software

Foi desenvolvido um programa, onde o ambiente oferecido pela ferramenta de construção da interface gráfica do MATLAB, chamado de guide, foi escolhido por sua simplicidade. O MATLAB foi escolhido, por possuir uma linguagem de programação bastante simples, com diversas funções já definidas e que dispensa a declaração de variáveis observada na maioria das linguagens de programação.

O programa dispõe tópicos de ajuda, como é o caso da exibição de gráficos com valores práticos de visibilidades em cidades brasileiras, e também apresenta resumos teóricos acerca de determinados assuntos vinculados à tecnologia FSO, como por exemplo, espalhamento Rayleigh, espalhamento Mie, divergência do raio, etc.

No programa desenvolvido é realizado o balanço de potência para enlaces no espaço livre, levando em consideração os diversos parâmetros descritos nos tópicos anteriores. Assim, os mesmos são usados como entrada de dados para o programa:

• Potência média na saída do transmissor: PT (dBm);
• Comprimento de onda do laser: (nm);
• Divergência do raio laser: (mrad);
• Sensibilidade óptica do receptor para a taxa de transmissão e taxa de bits de erros (BER) de interesse: Srx (mrad);
• Área de abertura da superfície do receptor: AR (m2);
• Perdas ópticas no receptor: PLRx (dB);
• Perdas ópticas por desalinhamento: Pdes (dB);
• Margem de segurança do sistema: M (dB).

Para avaliar o correto funcionamento do software foram usados valores práticos apresentados em outro trabalho [2]. Os seguintes valores foram usados com entrada de dados: PT = 13 dBm, = 780 nm, PR = - 46 dBm, = 1 mrad, AR = 0.025 m2, PLRx = 9 dB, Pdes = 3 dB e M = 0 dB.

As figuras 8 e 9, a seguir, apresentam a interface gráfica desenvolvida com o GUIDE do MATLAB quando se pretende calcular o alcance máximo R (km) de acordo com os dados fornecidos.

Figura 8: Aspecto da interface gráfica da tela de entrada.

Figura 9: Aspecto da interface gráfica da tela principal.

Na figura 10 é apresentado o gráfico dos valores práticos de visibilidade [2] de acordo com a opção selecionada na interface.

Figura 10: Gráfico para estimativa da visibilidade na região sudeste [2].

A proposta de desenvolvimento deste software é facilitar o entendimento e o projeto de sistemas FSO em cidades brasileiras, estimando-se de forma rápida o alcance máximo dos enlaces de acordo com parâmetros diversos inerentes ao sistema.

Problemas de degradação atmosférica, dificuldade de visada devido à influência de neblina ou presença de fumaça, bem como a própria poluição em si são, de certa forma, contemplados no software quando seguidas sugestões de valores de visibilidade apresentados no software.

O layout do programa é bastante simples e objetivo, proporcionado facilidade de alteração dos parâmetros do sistema por parte de qualquer usuário. Os textos estáticos presentes na interface apresentam de forma objetiva os dados fornecidos e o que se necessita obter.

O software também pode ser perfeitamente adaptado para calcular qualquer outro parâmetro do sistema desde que todos os demais parâmetros sejam fornecidos. Assim, por exemplo, é possível calcular o comprimento de onda, a área mínima do receptor, a potência mínima a ser transmitida, etc., desde que todos os demais parâmetros sejam fornecidos.

Para isto, basta que o usuário preencha com um traço ou ponto de interrogação a caixa de texto correspondente ao parâmetro que se deseja calcular. Se mais de uma caixa de texto for preenchida com interrogação ou traço, ao acionar o botão calcular o software exibirá uma mensagem de erro.

Este é sugerido como ferramenta didática para aproximar a tecnologia de comunicações ópticas de acadêmicos em potencial. É verdade que as fibras ópticas estão em alta e, portanto, são mais divulgadas, contudo, progressivamente a tecnologia FSO vem ganhando espaço em aplicações diversas, inclusive se integrando às redes com infra-estrutura de cabos ópticos.