Sixth-generation networks backhaul through optical free space

Abstract

In the following research, the sixth-generation networks and the possibility of using FSO technologies in backhaul mobile networks in terms of advantages, types, and disadvantages were discussed and studied. wireless optical communications are introduced as a suggested replacement for optical connections and radio frequencies. OWC system analysis models are proposed in association with climatically variable settings. The recommended site connects the continents of Asia and Europe via Istanbul, where the system was evaluated using the Gamma-Gamma model as a probablity model for predicting different forms of weather turbulence. The results of the analysis of weather data for the region and geographic location indicate that the connection can be made for most of the year. An overview was provided to exhibit the most important aspects of the research conducted for this thesis. We were able to provide context for our investigation by focusing on the need for 6G standards types, characteristics, and historical overview of OWC and its comparison with radio frequencies, and an in-depth look at how FSO technology may be used to meet these needs. following that, we analyzed the primary restrictions confronting FSO researchers who are striving to assess the feasibility, reliability, and efficiency of adopting optical wireless communication. Finally, we spoke about the most recent developments in this technology and the firms that are now engaged in developing it. Next, the most important theories utilized in the study of FSO systems, including the Gamma-Gamma Model, Negative Exponential Model, K-distribution, and Lognormal Model, were discussed (refractive index structure, Scintillation Index) finally an equation was developed. for estimating communication quality, which is based on the attenuations estimated in response to local weather conditions including fog, snow, rain, and smoke. This equation is used to determine the quality of the FSO link's communication by investigating and figuring out what kind of network may be set up in response to a certain weather trend. Then, the characteristics of the system (C_n^2 & SI) were reviewed, where the weather turbulence was from weak to strong, as well as variations from weak to saturated according to weather conditions throughout the year in the link region. The variables' values were strongly influenced by the ambient temperature, where the turbulence was weak to moderate at the lowest temperatures, in contrast to the values recorded at the highest temperatures, in which the turbulence was strong with fluctuations from strong to saturate. All three of these weather phenomena (rain, snow, and fog) were taken into account in the gamma-gamma model selection process. There were also system losses due to attenuations (molecular and geometric), where geometric attenuation was most detrimental to the transmission of information. For the abovementioned reasons, the value was lowered by less than 10 dB by affecting variables; the width of the beam is 1 mrad and the capture area is 0.2 m. The link margin remained steady throughout the year, notably during the time of snow cessation from April to November.

Aşağıdaki araştırmada, altıncı nesil ağlar ve FSO teknolojilerinin ana taşıyıcı mobil ağlarda kullanım olasılığı, avantajları, türleri ve dezavantajları açısından tartışılmış ve incelenmiştir. Optik bağlantılar, radyo frekansları, sistem analiz modelleri için önerilen bir yedek olarak ve iklimsel olarak değişken bir ortamda önerilen bir ilişki olarak. Önerilen site, Asya ve Avrupa kıtalarını İstanbul üzerinden bağlamaktadır; burada sistem, farklı hava türbülansı biçimleriyle başa çıkmak için uygun bir model olarak Gamma-Gama modeli kullanılarak değerlendirilmiştir, bölge ve coğrafi hava durumu verilerinin analiz sonuçları konum, bağlantının yılın çoğu için yapılabileceğini gösterir. Bu tez için yürütülen araştırmanın en önemli yönlerini sergilemek için bir genel bakış sunulmuştur. 6G standartlarına duyulan ihtiyaca odaklanarak araştırmamız için bağlam sağlayabildik. OWC'nin türleri, özellikleri ve tarihsel görünümü ve radyo frekanslarıyla karşılaştırılması. FSO teknolojisinin bu ihtiyaçları karşılamak için nasıl kullanılabileceğine derinlemesine bir bakış Bunu takiben, optik kablosuz iletişimi benimsemenin fizibilitesini, güvenilirliğini ve verimliliğini değerlendirmeye çalışan FSO araştırmacılarının karşılaştığı birincil kısıtlamaları analiz ettik. Son olarak, bu teknolojideki en son gelişmelerden ve şu anda onu geliştirmekle meşgul olan firmalardan bahsettik. Bunu takiben, Gama-Gama Modeli, Negatif Üstel Model, K-dağılımı ve Lognormal Model dahil olmak üzere FSO sistemlerinin çalışmasında kullanılan en önemli teoriler tartışıldı (kırılma indeks yapısı, Parıldama İndeksi) Son adım: tahmin denklemi sis, kar, yağmur ve duman gibi yerel hava koşullarına yanıt olarak tahmin edilen zayıflamalara dayanan iletişim kalitesi. Bu denklem, FSO bağlantısının iletişiminin kalitesini belirlemek için kullanılır. belirli bir hava durumu eğilimine yanıt olarak ne tür bir ağ kurulabileceğini araştırmak ve bulmak. Ardından, bağlantı bölgesinde hava türbülansının zayıftan güçlüye doğru olduğu ve yıl boyunca hava koşullarına göre zayıftan doyguna doğru değişimlerin olduğu sistemin özellikleri (C_n^2 & SI) incelenmiştir. Değişkenlerin değerleri, ortam sıcaklığından güçlü bir şekilde etkilenmiştir. Türbülansın güçlüden doyguna doğru dalgalanmalarla güçlü olduğu en yüksek sıcaklıklarda kaydedilen değerlerin aksine, en düşük sıcaklıklarda türbülansın zayıftan orta dereceye kadar olduğu yerler. Bu hava olaylarının üçü de (yağmur, kar ve sis) gama-gama modeli seçim sürecinde dikkate alındı. Geometrik zayıflamanın bilgi iletimi için en zararlı olduğu durumlarda (moleküler zayıflama, geometrik) kaynaklanan sistem kayıpları da vardı. Değişkenler etkilenerek değer 10 dB'den daha az düşürülmüştür, kirişin genişliği 1 mrad ve yakalama alanı 0.2 m'dir. Bağlantı marjı, özellikle Nisan'dan Kasım'a kadar olan karların kesildiği dönemde, yıl boyunca sabit kaldı.