Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Omoomi,Asghar Gholami
مسعود عمومی (استاد مشاور) اصغر غلامی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zahra Nazarichaleshtori
زهرا نظری چالشتری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Design, Simulation and Experimental Investigation of Environmental Effects On a FSO Link
In the recent years, free space optical (FSO) communication has been more attracted owing to the advantages of FSO communication with respect to other communication links. The benefits of FSO communications include high bandwidth, high security, no electromagnetic interference, quick and easy installation and low price. This technology has the problems similar to other technologies. The problems of FSO communication comprise the difficulty of alignment of the transmitter and the receiver (so that should be in line of sight), signal attenuation due to absorption and scattering phenomena, various sources of noise and air turbulence. In this thesis after introducing the free space optical communication systems, the comparison between these systems with other communication systems is introduced. Afterwards, the applications, the equipment features and limiting factors of FSO communication system are presented. In order to investigate performance of FSO systems under different air channel conditions and optical equipment, a complete FSO link is simulated and all effective factors on system have been considered. Some of these factors are the misalignment of transmitters and receivers, broadening of laser beam, raining and snowing, fog, air turbulence, wavelength dependency and link distance. After then, the performance of the FSO system under different turbulence condition for different received powers is investigated. Furthermore, the effects of the communication link distance and the wavelength dependency under constant turbulence condition are investigated and the results are presented. In order to investigate air turbulence, a FSO communication link was installed in the university campus. Experimental results show that turbulence after sunrise is increased and at noon reaches the maximum of its amount. After that it decreases gradually, so that the minimum amount occurs at night. Although in most papers, temperature is known as an effective factor on turbulence, by investigating the turbulence changes versus temperature, we found that it is also dependent on the time of the day. Therefore elevation angle, which is zero at sunrise and sunset and reaches the maximum of its amount at solar noon, was introduced as an affective factor on the system. In order to compensate the effects of turbulence on FSO communication systems, it could be important to know the frequency range of fluctuations due to turbulence. In this thesis, the maximum non-negligible frequency of fluctuations that are due to turbulence was calculated by using the signal spectrum. After Analyzing effective frequency band of scintillation, temperature and sun declination angle and the sun elevation angle were introduced as effective factors. Keywords Free Space Optical Communication, Air Turbulence, Refractive Index Structure Parmeter
در چند ده? اخیر مخابرات نوری فضای آزاد به‌دلیل مزایایی که نسبت به سایر لینک‌های مخابراتی دارد مورد توجه قرار گرفته است. از مزایای آن می‌توان به پهنای باند زیاد، امنیت بالا، عدم تداخل الکترومغناطیسی، نصب سریع و آسان و ارزان بودن اشاره کرد. این تکنولوژی مانند سایر تکنولوژی‌ها دارای مشکلاتی نیز می باشد. از مشکلات مخابرات نوری فضای آزاد می‌توان به مشکل هم‌راستا کردن فرستنده و گیرنده (به‌طوری‌که فرستنده و گیرنده باید در خط دید مستقیم باشند)، تضعیف سیگنال دریافتی به‌دلیل پدید? جذب و پراکندگی، وجود منابع مختلف نویز و حرکت تلاطمی هوا اشاره کرد. در این پایان‌نامه پس از معرفی سیستم مخابرات نوری فضای آزاد، مقایسه‌ای بین این سیستم با سایر سیستم‌های مخابراتی انجام شده است. سپس کاربردها، ویژگی‌های تجهیزات و عوامل محدود کنند? سیستم مخابرات نوری فضای آزاد بیان شده‌اند. به‌منظور بررسی عملکرد سیستم مخابرات نوری فضای آزاد تحت شرایط مختلف کانال هوا و تجهیزات نوری متفاوت ، یک لینک مخابرات نوری فضای آزاد شبیه‌سازی شده و تمامی عوامل تأثیرگذار بر سیستم در نظر گرفته شده‌اند. از جمله این عوامل می‌توان به عدم هم‌راستایی فرستنده و گیرنده، پهن‌شدگی پرتو نور، بارش باران و برف، حضور مه ، حرکت تلاطمی هوا، طول موج نوری و مسافت لینک مخابراتی اشاره کرد. سپس عملکرد سیستم مخابرات نوری فضای آزاد تحت شرایطمختلفتلاطمهواودرمقدارتواندریافتیمتفاوتبررسیشد. همچنینتأثیرمسافتلینکمخابراتی ، طول موج نوری و پدیده‌های مه ، باران و برف روی عملکرد سیستم بررسی شده و نتایج آن ارائه شده است. به‌منظور بررسی میزان تلاطم هوا در طی شبانه‌روز و عوامل مؤثر بر آن، یک لینک مخابرات نوری فضای آزاد تحت شرایط تلاطم واقعی هوا در محوط? دانشگاه نصب شد. نتایج آزمایشگاهی تغییرات میزان حرکت تلاطمی هوا در طی شبانه‌روز نشان می‌دهد که میزان تلاطم هوا، پس از طلوع خورشید به تدریج افزایش می‌یابد و در ظهر به مقدار ماکزیمم خود می‌رسد و پس از آن روند کاهشی دارد. به‌طوری‌که کم‌ترین مقادیر در شب اتفاق می‌افتند. اگرچه در مقالات، دما به‌عنوان پارامتر تأثیرگذار روی میزان تلاطم هوا معرفی شده، ما پس از بررسی تغییرات تلاطم هوا با دما دریافتیم که میزان تلاطم هوا طی یک روز علاوه بر دما به ساعت روز نیز وابسته است. بنابراین زاوی? ارتفاع خورشید که در زمان طلوع و غروب خورشید صفر است و در ظهر خورشیدی به بیشترین مقدار خود در روز می‌رسد، به‌عنوان عامل تأثیر‌گذار روی سیستم معرفی شد. به‌منظور جبران‌سازی اثر حرکت تلاطمی هوا روی سیستم مخابرات نوری فضای آزاد دانستن محدود? فرکانسی نوسانات ناشی از تلاطم هوا می‌تواند دارای اهمیت باشد. در این تحقیق بیشینه فرکانس نوسانات غیرقابل صرف نظر ناشی از تلاطم هوا با استفاده از طیف سیگنال محاسبه شد. عوامل دما، زاوی? میل خورشید و زاوی? ارتفاع خورشید به‌عنوان پارامترهای تأثیرگذار بر نوسانات ناشی از حرکت تلاطمی هوا بررسی شدند. کلمات کلیدی مخابرات نوری فضای آزاد، حرکت تلاطمی هوا، پارامتر ساختارضریب شکست هوا

ارتقاء امنیت وب با وف بومی