Mitigation of Atmospheric Attenuations in Hybrid Fiber-optical and Free-space Optical Channel for Last-mile Communication System

Q: 이 논문에서 정의한 대기 감쇠란 무엇인가?

대기 감쇠는 전자기파(EM) 에너지가 대기를 통과할 때 일부 또는 전부가 손실되는 과정이다. 이는 흡수, 산란, 섬광과 같은 다양한 방식으로 FSO 연결에서 신호 손실을 유발하며, 특히 안개, 비, 먼지 등 기상 조건에 따라 크게 달라진다.

Q: 하이브리드 광섬유-자유공간 광통신 시스템에서 대기 감쇠를 완화하는 효과적인 방법은 무엇인가?

연구 결과, 하이브리드 광섬유-자유공간 광통신 시스템에서 다중 FSO 채널을 사용하는 것이 대기 감쇠를 효과적으로 완화하는 방법이다. 특히 4x4 FSO 채널은 단일 또는 이중 채널 시스템보다 더 나은 Q-인자와 BER 성능을 보여, 안개와 같은 악천후 조건에서도 통신 링크의 거리와 신뢰성을 향상시킨다.

M. Vinoth Kumar; Vinod Kumar

doi:10.5573/IEIESPC.2021.11.1.64

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자료유형: 학술저널

저자정보: M. Vinoth Kumar (SRM Institute of Science and Technology) Vinod Kumar (SRM Institute of Science and Technology)

저널정보: 대한전자공학회 IEIE Transactions on Smart Processing & Computing IEIE Transactions on Smart Processing & Computing Vol.11 No.1

발행연도: 2022.2

수록면: 64 - 72 (9page)

DOI: 10.5573/IEIESPC.2021.11.1.64

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The aim of this research is to investigate the performance of a hybrid fiber-optical (FO) and free-space optical (FSO) communication system to reach the last mile, as well as to propose a technique to overcome atmospheric attenuation. Installing transmission cables between buildings is costly and difficult, but FSO technology can be implemented where fiber-optic cables cannot be installed. This work considers attenuation effects in weather conditions such as haze, thin fog, thick fog, and heavy fog. A single FSO channel (1*1), dual FSO channels (2*2), and four FSO channels (4*4) are cascaded in a fiber optic channel to reach the last mile and to mitigate attenuation in signal transmission over free space. The Q-factor, bit error rate (BER) at the receiver, and eye diagrams were analyzed for all cases. This system is demonstrated up to 3.5km FSO channel range for haze and thin fog conditions and 2.2km and 1.7km range for thick and heavy fog conditions. The system results show improvement in BER as 4.93e-040 for 1*1 FSO channel, 1.07e-078 for 2*2 FSO channel, and 1.28e-154 for 4*4 FSO channel in case of 22dB/km atmospheric attenuation for 1.4km range with minimum power penalty. A data stream of 10 Gbps was transmitted under four attenuation conditions, and the results show that 4*4 FSO channels have a better Q-factor and BER than other systems.

#Free space optical (FSO) #Multiple input multiple output (MIMO) #Atmospheric attenuation

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