Sualtı Kablosuz Optik Haberlesme Kanalının Monte Carlo Tabanlı Isınım Transfer Denklemi ile Modellenmesi


Albayrak C., Mahmutoğlu Y. , Türk K.

Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, cilt.1, ss.1, 2021 (Hakemli Üniversite Dergisi)

  • Cilt numarası: 1
  • Basım Tarihi: 2021
  • Dergi Adı: Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
  • Sayfa Sayıları: ss.1

Özet

Önemli askeri ve endüstriyel uygulama alanlarından dolayı, sualtı ortamında gerçek zamanlı ve yüksek hızlı 17 bilgi iletişimi sağlayabilen sualtı kablosuz optik haberleşme (Underwater Wireless Optical Communication, 18 UWOC) sistemlerine olan ilgi giderek artmaktadır. Güvenilir UWOC sistemlerinin tasarlanabilmesi için 19 sualtı kablosuz optik haberleşme kanal karakteristiğinin gerçekçi ve doğru bir şekilde ortaya konulması önem 20 arz etmektedir. Sualtı ortamının benzersiz optik özelliklerinden dolayı fazlasıyla karmaşık bir yapıya sahip 21 olan UWOC kanalı, ışınım transfer denklemi (Radiative Transfer Equation, RTE) ile tamamen 22 modellenebilmektedir. Fakat, RTE’nin kesin bir analitik çözümünü bulmak zordur. Bu çalışmada, RTE’nin 23 yüksek doğrulukta çözümü ve UWOC kanal karakteristiğinin elde edilebilmesi için kullanılan Monte Carlo 24 yaklaşımı ve işlem adımları detaylı olarak verilmiştir. Literatürde yaygın olarak kullanılan farklı su türleri 25 için UWOC kanalının birim vuruş tepkileri elde edilmiş olup, kanal karakteristiklerinin yüksek doğruluğu ve 26 hassasiyeti için yaklaşık modeller yerine literatürde kabul gören deneysel ölçümler dikkate alınmıştır. Elde 27 edilen sonuçlara göre, UWOC sisteminin bilgi iletişim mesafeleri ele alınan su türleri için karşılaştırılmıştır.

Due to the important military and industrial application areas, the interest in underwater wireless optical 34 communication (UWOC) systems, which can support real-time and high-speed data communication in the 35 underwater environment, gradually increases. In order to design reliable UWOC systems, it is important to 36 reveal realistic and accurate underwater wireless optical communication channel characteristics. UWOC 37 channel, which has a very complex structure due to the unique optical characteristics of the underwater 38 environment, can be fully modeled by the radiative transfer equation (RTE). However, it is difficult to find an 39 exact analytical solution of RTE. In this study, Monte Carlo approach and its operation steps are given in 40 detail for the high accuracy solution of RTE and obtaining UWOC channel characteristic. For the different 41 water types commonly used in the literature, the impulse responses of UWOC channel have been obtained 42 and instead of approximate models experimental measurements recognized in the literature have been 43 considered for the high accuracy and precision of the channel characteristics. According to the obtained 44 results, data communication distances of the UWOC system are compared for the considered water types.