¿Sería posible tomar un módulo transceptor SFP estándar y usarlo en el espacio libre en lugar de hacerlo a través de una fibra? En otras palabras, para apuntar dos transceptores entre sí desde una distancia sin ningún cable de fibra óptica entre ellos.
No. "Prueba" a seguir:
El punto de la fibra es obtener casi toda la energía del transmisor al receptor. Necesitaría una gran cantidad de lentes muy caras para lograr un efecto de enfoque que le permitiría hacer brillar la luz suficiente desde el transmisor hasta el receptor.
También existe el problema del foco y la divergencia del haz, aunque esto podría mitigarse a bajo costo utilizando un telescopio.
Probablemente estés subestimando esto. Ese emisor no le da las ondas paralelas que un telescopio puede enfocar en un solo punto. La parte dura es conseguir la forma del haz. El telescopio solo ayuda a mantener un haz de forma bien estrecho. O no, en realidad no es lo que hace un telescopio, pero esto conduce a una óptica muy profunda.
¿Funcionaría para 10 Gb / s con un rango de 1 kilómetro?
De ninguna manera.
Piénselo de esta manera: dado que no está utilizando una fibra para conducir la onda de luz (que es una onda electromagnética, al igual que las ondas de radio), se aplica la fórmula de pérdida de trayectoria de Friis, y que te odia recibir para transmitir potencia es
$$ \ frac {P_r} {P_t} = G_t G_r \ left (\ frac {\ lambda} {4 \ pi R} \ right) ^ 2 $$
R es tu 10 km, \ $ \ lambda = 1270 \, \ text {nm} = 1.27 \ cdot10 ^ {- 6} \, \ text m \ $ la longitud de onda de tu luz (usé lo que 10GBase-LR Los transceptores (de largo alcance) utilizan aquí, y \ $ G_t \ $ y \ $ G_r \ $ son las ganancias direccionales de su óptica de transmisión y recepción aquí.
Por lo tanto, el término de longitud de onda y distancia en () equivale a
$$ \ left (\ frac {1.27} {4 \ pi} 10 ^ {- 10} \ right) ^ 2 \ approx \ left (\ frac {1.27} {12.7} \ right) ^ 2 \ cdot 10 ^ {- 20} = 10 ^ {- 22} $$
Entonces, que 220 dB (!) de atenuación. Volvámonos locos y reclamemos que sus ópticas de recepción y transmisión tienen una ganancia de 50 dB (lo que requiere una alineación increíblemente fina para que se vean entre sí, y eso requiere de edificios increíblemente estables para que se sienten). no golpea nada). Entonces, eso sería una atenuación de 120 dB en total. Luego tenemos la absorción atmosférica, y eso es principalmente dependiente del clima y del polvo. Entonces, como es difícil de adivinar, ignorémoslo y recordemos que las cosas se romperán con la más mínima niebla.
Por lo tanto, tenemos 120 dB menos de potencia en el receptor que lo que usó el transmisor LR. El estándar 10GBase-LR utiliza un máximo de 0.5 dBm, por lo que obtienes -119.5 dBm en el receptor.
El ruido en un receptor semiconductor (con suerte) todavía está lo suficientemente bien descrito por el ruido térmico con la constante de Boltzman \ $ k \ $, y el ancho de banda \ $ B = 10 ^ {10} \, \ texto {Hz} \ $ a temperatura \ $ T = 300 \, \ texto K \ $. Está bien memorizado, la potencia de ruido en 1 Hz a temperatura ambiente es de -174 dBm, por lo que 100 dBHz nos da una potencia de ruido en 10 GHz de -74 dBm.
Eso significa que obtenemos un
$$ \ text {SNR} = \ frac {-119.5 \, \ text {dBm}} {- 74 \, \ text {dBm}} = (- 119.5 + 74) \, \ text {dB} = -45.5 \, \ text {dB} \ approx 2.8 \ cdot10 ^ {- 5} \ text. $$
Ahora, Shannon nos ha dado un límite para la cantidad de información que podemos obtener a través de un canal ruidoso, y ese límite es la capacidad del canal de Shannon
$$ \ begin {align}
C & = B \ cdot \ log_2 \ left (\ text {SNR} +1 \ right) \\
&erio; \ approx 406 \, \ text {kbit / s}
\ end {align} $$
Por lo tanto, es matemáticamente imposible hacer que este sistema funcione a 1Mb / s, por no hablar de 10Gb / s.