| dc.contributor.advisor | Κουρόγιωργας, Χαρίλαος | |
| dc.contributor.author | Χαριλάου, Παναγιώτης | |
| dc.contributor.other | Charilaou, Panagiotis | |
| dc.coverage.spatial | Κύπρος | el_GR |
| dc.date.accessioned | 2018-07-19T08:36:22Z | |
| dc.date.available | 2018-07-19T08:36:22Z | |
| dc.date.copyright | 2018-07-18 | |
| dc.date.issued | 2018-05 | |
| dc.identifier.other | ΣΑΕ/2018/00009 | el_GR |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11128/3558 | |
| dc.description | Περιέχει βιβλιογραφικές παραπομπές. | el_GR |
| dc.description.abstract | Η συγκεκριμένη μεταπτυχιακή διατριβή εστιάζει στην μελέτη των οπτικών ασύρματων επικοινωνιών - Free Space Optics (FSO) Γής-Γεωστατικού δορυφόρου. Η ανάγκη για υψηλότερους ρυθμούς μετάδοσης καθώς και η συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση εύρους ζώνης καθιστούν αναγκαία την μετάδοση σε υψηλότερες ζώνες συχνοτήτων. Και εδώ είναι που καθίσταται αναγκαία η χρησιμοποίηση των οπτικών ασύρματων επικοινωνιών - Free Space Optics (FSO). Τα ασύρματα οπτικά δίκτυα είναι μια τεχνολογία σχετικά καινούργια που πλεονεκτεί σε διάφορους τομείς σε σχέση με τις ήδη υπάρχουσες RF τεχνολογίες. Αν και η συγκεκριμένη τεχνολογία ασύρματης μετάδοσης έχει ήδη μελετηθεί από διεθνείς οργανισμούς προσφέροντας ψηλότερους ρυθμούς μετάδοσης καθώς και μετάδοση μεγάλου όγκου δεδομένων, ωστόσο είναι αναγκαία η χρησιμοποίηση μετεωρολογικών δεδομένων για τον υπολογισμό της κάλυψης σε σχέση με την απόσβεση εξαιτίας των νεφώσεων, ούτως ώστε να βρεθεί με διάφορες τεχνικές οι οποίες θα μελετηθούν, η βέλτιστη τοποθεσία(ες) εγκατάστασης επίγειων σταθμών βάσης.
Στο 10 κεφάλαιο της διατριβής μας θα πραγματοποιηθεί μια εισαγωγή στο θέμα των οπτικών δορυφορικών επικοινωνιών. Θα γίνει μια εκτενής περιγραφή των πλεονεκτημάτων που μας παρέχουν οι οπτικές επικοινωνίες σε σχέση με τις ήδη υπάρχουσες RF τεχνολογίες, έτσι ώστε να κατανοήσουμε την αναγκαιότητα χρησιμοποίησης των οπτικών ασύρματων επικοινωνιών. Ακολούθως θα πραγματοποιηθεί μια πρώτη μελέτη στο περιβάλλων διάδοσης των ραδιοκυμάτων και θα παρουσιαστούν οι παράγοντες που προκαλούν απόσβεση κατά την διάρκεια της διάδοσης μέσα από την ατμόσφαιρα.
Στο 20 κεφάλαιο της διατριβής μας θα πραγματοποιηθεί προϋπολογισμός ισχύος (Link Budget). Η διαδικασία αυτή είναι σημαντική να πραγματοποιηθεί αφού θα μας δώσει μια πρώτη εκτίμηση της ισχύος που φτάνει στον δέκτη λαμβάνοντας υπόψη όλες τις πιθανές απώλειες οι οποίες μπορούν να εμφανιστούν στο κανάλι μας κατά την διάδοση σε οπτικές συχνότητες (LFS,LATM,LBW κτλ.). Ο προϋπολογισμός μας θα πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας τεχνικές προ-παραμόρφωσης (PAO). Οι συγκεκριμένες τεχνικές εφαρμόζονται στην πλευρά του επίγειου πομπού, με απώτερο σκοπό να καταφέρουμε να μειώσουμε τον δείκτη σπινθηρισμού καθώς επίσης και τη συνολική απώλεια ζεύξης του οπτικού μας καναλιού στην ανερχόμενη ζεύξη (Uplink). Θα μελετηθούν τρείς τοποθεσίες με διαφορετικά υψόμετρα, καθώς και συγκεκριμένοι τρόποι λειτουργίας N για να διαφανεί πως αυτοί επιδρούν πάνω στο Link budget. Τέλος θα υπολογιστεί μαθηματικά ο προϋπολογισμός ισχύος οπτικής ζεύξης χρησιμοποιώντας το υπολογιστικό πρόγραμμα Matlab.
Στο 30 κεφάλαιο, παρουσιάζεται η επίδραση του φαινομένου των νεφώσεων πάνω στην ζώνη οπτικών συχνοτήτων, έτσι ώστε να κατανοήσουμε το μέγεθος της συνολικής απόσβεσης που προσθέτουν τα νέφη πάνω στο μεταδιδόμενο σήμα μας. Αρχικά πραγματοποιείται μια εισαγωγή στα χαρακτηριστικά που διακατέχουν το φαινόμενο των νεφών (διαδικασία δημιουργίας, τύποι κτλ.). Ακολούθως μέσα από βιβλιογραφική επισκόπηση παρουσιάζεται ένας αλγόριθμός με τον οποίο μπορούμε να υπολογίσουμε την συνολική εξασθένιση που προκαλούν οι νεφώσεις κατά την διάδοση του κύματος μας μέσα στην ατμόσφαιρα.
Στο 40 κεφάλαιο θα ασχοληθούμε με την ανάλυση διάφορων αλγορίθμων, οι οποίοι προτείνονται μέσα από την βιβλιογραφία με απώτερο σκοπό να εξασφαλίσουμε ένα επιθυμητό ποσοστό κάλυψης του δικτύου μας, χωρίς την επίδραση των νεφώσεων. Θα παρουσιαστούν τρείς διαφορετικοί μέθοδοι με τους οποίους μπορούμε να υπολογίσουμε την συνολική διαθεσιμότητα ενός δικτύου επίγειων οπτικών σταθμών βάσης. Εμείς θα εστιάσουμε κυρίως στην 3ή μέθοδο που θα παρουσιαστεί (χρησιμοποιώντας τη συσχέτιση και τη διαθεσιμότητα μιας τοποθεσίας - site-correlation and single-site availability). Με την συγκεκριμένη μέθοδο η συσχέτιση μεταξύ των επίγειων σταθμών καθώς και η διαθεσιμότητα μιας τοποθεσίας χρησιμοποιείται για την προεπιλογή θέσεων ενδεχόμενων σταθμών εδάφους από την μια πλευρά και για την προεπιλογή ενδεχόμενων βέλτιστων συνδυασμών για τον υπολογισμό ενός βέλτιστου δικτύου από την άλλη πλευρά. θα παρουσιαστούν τα αριθμητικά αποτελέσματα που εξάγαμε μέσα από το υπολογιστικό πρόγραμμα Matlab, χρησιμοποιώντας την μέθοδο που αναφέραμε και πιο πάνω για 22 διαφορετικές τοποθεσίες στην Γερμανία, έτσι ώστε να επιτύχουμε απαίτηση διαθεσιμότητας M≥1.
Κλείνοντας στο κεφάλαιο 5, θα αναφερθούμε στα συμπεράσματα που προέκυψαν μέσα από την συγκεκριμένη διατριβή, όπως επίσης θα προταθούν τυχόν μελλοντικές βελτιώσεις οι οποίες μπορούν να πραγματοποιηθούν στον αλγόριθμό που υλοποιήσαμε (4.6) για να γίνει πιο αποδοτικός καθώς και στην έρευνα που πραγματοποιήθηκε για τον προϋπολογισμό ισχύος οπτικής άνω ζεύξης. | el_GR |
| dc.format.extent | x, 78 σ. 30 εκ. | el_GR |
| dc.language | gr | el_GR |
| dc.language.iso | gr | el_GR |
| dc.publisher | Ανοικτό Πανεπιστήμιο Κύπρου | el_GR |
| dc.rights | info:eu-repo/semantics/closedAccess | el_GR |
| dc.subject | Ασύρματα οπτικά δίκτυα | el_GR |
| dc.subject | Free space optics | el_GR |
| dc.title | Μελέτη διάδοσης και αξιολόγηση διαθεσιμότητας σε οπτικές ζεύξεις γής-δορυφόρου | el_GR |
| dc.type | Μεταπτυχιακή Διατριβή | el_GR |
| dc.description.translatedabstract | The followed thesis focuses on the research of optical wireless communications – Free Space Optics (FSO). The need for higher transmission rates and continuing increase of bandwidth demand make necessary the transmission of higher frequency bands. This is the point where is necessary the use of optical wireless communications - Free Space Optics (FSO). The wireless optical networks is a relatively new technology which benefits in a number of areas compared to existing RF technologies. Even though, this wireless transmission technology has already been studied by international organizations which offered higher transmission rates and transmission of large data, although is necessary the use of meteorological data to calculate the coverage in relation to damping due to clouds, so that the optimal location(s) of terrestrial base stations can be found by various techniques to be studied.
On the first chapter of the dissertation will make an introduction to the subject of optical satellite communications. Through the chapter, it will take place an extensive description on the benefits of visual communications in relation to existing RF technologies in order to understand the need of use of optical wireless communications. Subsequently, a first study will be carried out in the surrounding dissemination of the radio waves and will present any factor that cause damping during this dissemination through the atmosphere.
Through the second chapter of thesis will take place calculations of power budget (Link Budget). This process is important to implemented in order to have a first estimation of power, which reaches the receiver taking into account all possible losses that can occur in our channel when disseminating to optical frequencies (LFS,LATM,LBW etc.). The above calculations will be performed using pre-distortion techniques (PAO). The particular techniques are applied to the terrestrial transmitter side, aiming to reduce the scintillation index as well as the total loss of optical channel in the ascending link (Uplink). There will be evaluations of three different areas with different altitudes, as well as specific N modes to illustrate how they affect Link budget. Finally, the optical link power budget will be mathematically calculated using the Mat lab computational program.
Chapter three present the effect of the cloud phenomenon of the band of optical frequencies, in order to understand the size of the total damping that the clouds add to our transmitter. Initially, an introduction is made to the characteristics of the cloud phenomenon (creation process, types, etc.). Then, through a bibliographic overview, we present an algorithm by which we can calculate the total attenuation caused by the clouds during the propagation of our wave into the atmosphere.
Chapter four will deal with the analysis of various algorithms proposed through the literature with the ultimate goal of ensuring a desired coverage rate of network without the effects of clouds. There will be presented three different methods which can calculate the overall availability of a terrestrial base station network. Their main focus will be on the 3rd method (using site-correlation and single-site availability). With this method, the correlation between terrestrial stations and the availability of location is used to preselect potential ground stations on the one hand and to preselect possible optimal combinations for calculating an optimal network on the other hand. It will present the numerical results extracted through the matlab computing program, using the method mentioned above for 22 different locations in Germany in order to obtain a M≥1 availability requirement.
Finally, to chapter five there will be a reference to the conclusions that have emerge through this dissertation and suggest any future improvements that can be made to the algorithm being implemented (4.6) to make it more efficient, as well as to the survey of the power budget uplink. | el_GR |
| dc.format.type | pdf | el_GR |
