FOG AND RAIN ATTENUATION MODELS FOR THE DESIGN OF FSO LINKS IN 5G+

• Autor(a) principal: CLARA ELIZABETH VERDUGO MUNOZ
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
• Texto Completo: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=60297@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=60297@2

A óptica de espaço livre (FSO), inicialmente estudada na década de 60, está atraindo atenção no contexto dos sistemas 5G+, que exige tecnologias de back-hauling sem fio com taxas de dados extremamente altas em distâncias de poucos quilômetros. A atual falta de um modelo global de perda de percurso para FSO motiva o estudo do comportamento do enlace óptico sob diferentes condições atmosféricas. Esta tese trata do desenvolvimento de modelos para prever a atenuação devido a neblina e chuva para projetar enlaces FSO em tecnologias 5G e além. Estudamos os bancos de dados de medições de superfície disponíveis em todo o mundo como referência para analisar as respostas do FSO considerando os dados disponíveis de longo prazo e descobrimos que o maior impacto na visibilidade em todo o mundo é causado por neblina, neve e chuva. Assim, selecionamos neblina e chuva como o foco deste estudo. Vários modelos de perda de percurso, baseados na visibilidade, são avaliados através de uma abordagem analítica. Propomos modelos de limite inferior e superior para estimar a atenuação específica devido ao nevoeiro considerando incertezas quanto à sensibilidade da atenuação específica, gama, em função da visibilidade em 1.550 micrômetros e o melhor ajuste aos resultados do modelo microfísico. Com relação à atenuação causada pela chuva, estudamos modelos disponíveis na literatura para enlaces de micro-ondas e os modificamos para aplicação em enlaces FSO. Quando os efeitos de espalhamento múltiplo são considerados, foi encontrada uma redução significativa na atenuação da chuva. Construímos a partir dos modelos, um método para combinar estatisticamente a atenuação em enlaces FSO causada por diferentes condições climáticas. O desempenho dos enlaces ópticos é avaliado em termos do máximo comprimento do enlace em relação à disponibilidade sob quatro condições climáticas: (i) somente chuva, (ii) somente neblina, (iii) chuva e neblina, e (iv) e todas as condições. Finalmente, eventos experimentais para os enlaces FSO e mmWave implementados no campus Leonardo do Politecnico di Milano são classificados e analisados dependendo do efeito atmosférico estudado: chuva estratiforme, chuva convectiva, chuva leve, vento, neblina pesada, neve e outros.