Μελέτη Και Μοντελοποίηση Απόσβεσης Σε Οπτικές Δορυφορικές Ζεύξεις Και Σύγκριση Με Τις Δορυφορικές Ζεύξεις Στις Χιλιοστομετρικές Συχνότητες

Abstract

Τα ασύρματα οπτικά συστήματα FSO (Free Space Optics) αποτελούν μία σύγχρονη τεχνολογία ασύρματης οπτικής μετάδοσης. Τα τελευταία χρόνια, βρίσκουν εφαρμογή σε πολλούς τομείς των επίγειων αλλά και δορυφορικών επικοινωνιών. Παρέχουν δυνατότητα για πολύ μεγαλύτερες ταχύτητες μετάδοσης, και ως αποτέλεσμα μπορούν να εξυπηρετήσουν το μεγάλο όγκο δεδομένων που χρειάζονται να μεταδοθούν για την παροχή ευρυζωνικών υπηρεσιών. Συγκρίνουμε τις ασύρματες οπτικές ζεύξεις με τις ζεύξεις χιλιοστομετρικών ραδιοσυχνοτήτων RF (Radio Frequency), οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως μέχρι σήμερα.Αρχικά, μοντελοποιείται το σύστημα μετάδοσης και προσομοιώνεται σε περιβάλλον Matlab η απόσβεση που εισάγεται στη δορυφορική ζεύξη. Πιο συγκεκριμένα, μελετάται τόσο η απόσβεση λόγω ντετερμινιστικών χαρακτηριστικών της ζεύξης όσο και αυτής που εισάγεται στοχαστικά λόγω των ατμοσφαιρικών φαινομένων. Τα κύρια ατμοσφαιρικά φαινόμενα που προσομοιώνουμε είναι η βροχή και τα σύννεφα. Όσον αφορά στη βροχή, κάνοντας χρήση του στατικού μοντέλου των συνεκτικών βροχοπυρήνων υπολογίζουμε την μακροπρόθεσμη αθροιστική κατανομή πιθανότητας υπέρβασης της απόσβεσης και μέσω του στοχαστικού δυναμικού μοντέλου Maseng-Bakken, παράγονται χρονοσειρές απόσβεσης βροχής τόσο για RF όσο και για FSO τεχνολογία μετάδοσης. Για την απόσβεση λόγω νεφών, διαφορετικά μοντέλα χρησιμοποιούνται για τις RF ζεύξεις και για τα FSO συστήματα.Τέλος, μελετούμε τη λειτουργικότητα και τη διαθεσιμότητα μιας υβριδικής RF/FSO ζεύξης. Για συνθήκες καθαρού ουρανού, χωρίς την παρουσία νεφών, προτιμάται η χρήση FSO ζεύξης, ενώ για παρουσία νέφωσης χρησιμοποιούμε RF τεχνολογία μετάδοσης. Για πιο αναλυτική σύγκριση πρέπει να προσδιορίσουμε το ρυθμό μετάδοσης ενώ ταυτόχρονα χρειάζεται να προσδιορίσουμε το είδος των σύννεφων, το κάθετο μήκος τους, την υγρή περιεκτικότητα σε νερό, ενώ για τη βροχή, το ρυθμό βροχόπτωσης και από τι άλλα ατμοσφαιρικά φαινόμενα συνοδεύεται η βροχή.Συμπερασματικά, η FSO τεχνολογία μετάδοσης είναι πολλά υποσχόμενη για το μέλλον. Περαιτέρω έρευνα χρειάζεται με σκοπό τη μοντελοποίηση των ατμοσφαιρικών φαινομένων και την αλληλεπίδραση τους με το οπτικό σήμα, καθώς θα παρέχει ένα πιο λεπτομερές μοντέλο μέτρησης της απόσβεσης.