Serbest uzay optik haberleşmesinde sanal temel istasyonlar yöntemi

Abstract

Bu çalışmada, ilk olarak Serbest Uzay Optik Haberleşmesi ile ilgili güç verimli hat tasarımının temel ölçütlerine değinilmektedir. İkinci olarak, kapalı alanlar için söz konusu olan ve kızılötesi dalga boylarındaki optik dalgaları kullanan Sanal Temel İstasyonlar Yöntemi üstünlükleriyle tanıtılarak güç verimli ve yüksek hızlı veri iletişiminin elde edilebilirliği incelenmektedir. Sanal Temel İstasyonlar Yöntemi, kapalı alan içerisinde güç verimliliği sağlamak amacıyla vericiden dar bir iletim açısıyla gönderilen kızılötesi lazer ışınının, kapalı alanın tavan köşelerine yerleştirilen dışbükey aynalar (Sanal Temel İstasyonlar) vasıtasıyla hizmet alanının tamamına yayılmasını sağlayan bir yöntemdir. Bu yöntemin, çok-yolluluk bozulmasına sebep olmaması için vericinin iletim açısının belirlenmesi gerekmektedir. Klasik sisteme kıyasla kapalı alanda daha kaliteli bir optik güç yoğunluğu sağlamak, gölgeleme etkisine karşı oldukça etkin bir sağlamlığa sahip olmak gibi özellikleri içeren bu yöntemin yaygın olarak kullanılan yayınık sistemlerle rekabet etmesi öngörülmektedir. Bunun yanı sıra gezgin aygıtlar için tüm yönlerde veri alış verişine olanak sağlayan küresel bir optik antenin yapısı tanıtılmakta, ıraksama açısına göre üzerine döşenmesi gereken en uygun alıcı verici çifti sayısının bulunmasına dair hesaplamalar verilmektedir. Bu ıraksama açısı her durumda en az bir adet alıcı verici çiftinin bir Sanal Temel İstasyonu görebilmesini sağlamaya yönelik olarak belirlenmektedir. Tanıtılan yöntem ve antenin yer aldığı haberleşmenin başarımını değerlendirmek üzere bir bilgisayar simülasyonu yapılmaktadır. Farklı kapalı alan boyutları ve gölgeleme durumları altında küçük, orta ve büyük boyutlu alanlarda sırasıyla 70, 23.5, 2.5 Mb/s veri oranlarına erişilebileceği hesaplanmaktadır. Bu sonuçlar, kapalı alan serbest uzay optik haberleşmesinde süregelen standartlardan daha üstün bir başarım ortaya koymaktadır.

In this study, firstly, basic criteria of power efficient link design for Free Space Optical Communication is examined. Secondly; being valid for indoors and using the infrared optical waves, Virtual Base Stations Method (VBSM) is introduced including the advantages; and in order to achieve power efficient and high speed data transmission, VBSM is suggested to be a method that provides the infrared laser beam which is transmitted with a low transmit angle, to be reflected by the convex mirrors (Virtual Base Stations) each located at the top corners to expand th beam for the whole service area. This method requires the assessment of the transmitter?s transmit angle so as not to allow of multipath dispersion. In comparison with the classical system, providing better quality of optical power densities and more efficient stability against shadowing; this method is expected to be competing with the widely employed diffuse systems. Furthermore, a spherical antenna for mobile devices which provides isotropic data transmission is introduced; and computation details in order to assess the optimal number of transceiver pairs, which are tessellated on the spherical surface and related to divergence angle, is given. The divergence angle is evaluated to make at least one transceiver pair to see a Virtual Base Station anytime. For this introduced method and antenna, combined together to form a communication; a computer simulation has been made in order to evaluate the performance. In various indoors and under various shadowing conditions, 70, 23.5, 2.5 Mb/s bit rates are computed to be achieved in small, medium and big size indoors respectively. These results present a better performance in comparison with the lasting standarts.