[IEEE, 예보는 흐리고 패킷이 삭제될 가능성이 있다.] 날씨 기반 모델은 레이저 통신 링크에 대한 위협을 예측한다.
예보는 흐리고 패킷이 삭제될 가능성이 있습니다. 날씨 기반 모델은 레이저 통신 링크에 대한 위협을 예측한다.
위성 컨스텔레이션은 광섬유 케이블에 국한되지 않은 레이저 펄스를 통해 데이터를 교환하는 최초의 상업적 네트워크 일 수 있습니다. 하지만 적어도 이런 의미에서 위성은 쉽습니다. 대기 위에 있기 때문입니다. 즉, 위성이 고속으로 무선으로 데이터를 전송하는 데 사용하는 레이저 펄스도 대기 위에 있다는 의미입니다.
이 기술은 자유 공간 광통신 또는 줄여서 FSO 라고 합니다 . 지구 에서 FSO 신호는 흐린 조건, 난류 및 기타 형태의 대기 간섭 을 받습니다. 하지만 이제 좋은 소식은 이러한 효과를 예측하고 FSO 신호가 언제 사라질지 예측하는 도구가 개발되고 있다는 것입니다. 이를 통해 운영자는 데이터 패킷을 자동으로 재전송하거나 전송 대역폭 의 더 많은 부분을 오류 수정 신호 에 할당하여 페이딩을 완화할 수 있습니다.
대기 FSO 간섭의 가장 명백한 형태는 비나 안개와 같은 명백한 날씨 로 인한 산란 손실입니다 . 그러나 더 미묘한 효과에는 대기 난류가 포함되며, 이는 변동(일명 광학적 섬광) 을 일으킬 수 있으며, 이는 신호 강도에 큰 변화를 초래합니다. 워싱턴 DC 에 있는 미국 해군 연구소 의 연구 물리학자인 윌 라비노 비치는 일반적인 섬광 페이드는 "안개나 비로 인한 손실과 동일한 10~30데시벨일 수 있습니다."라고 말합니다.
지상 및 지상-우주 FSO 시스템 의 최적 성능을 위해서는 이러한 광학 효과에 대한 예측이 필요합니다. 그러나 직접적인 광학적 섬광 측정을 포함하는 글로벌 데이터 세트는 일반적으로 사용할 수 없으며, 이는 이러한 예측을 생성할 수 있는 모델을 만드는 것이 어렵다는 것을 의미합니다.
그래서 대신 라비노비치와 그의 동료들은 더 광범위하게 측정된 날씨 데이터를 기반으로 수치 모델을 구축하고 있습니다 . 이러한 날씨 기반 예측은 최대 72시간 전에 광학 FSO 링크에 미치는 영향을 예상합니다.
날씨로부터 난류 예측하기일부 현장 측정 기반 모델은 이미 광학 난류를 날씨와 연관시키는 데 사용할 수 있습니다 . 이러한 새로운 종류의 모델을 결합하면 이론적으로는 적어도 지구상의 모든 지역에 대한 광학 난류의 국소적 예측이 가능해야 합니다. 그러면 여기에서 대기의 동일한 영역을 사용하여 FSO 링크의 품질에 대한 예측이 나올 수 있습니다.
메릴랜드 주 틸먼 섬의 송신기 와 워싱턴 DC 체서피크 만에 있는 연구실 수신기 사이의 16킬로미터 광 링크의 위성 사진 윌리엄 S. 라비노비치, 리타 마혼 외.
그래서 라비노비치와 그의 동료들은 워싱턴 DC의 체서피크 만에 있는 NRL Lasercom Test Facility 의 16km 광 링크에서 측정한 값과 비교하여 섬광 값에 대한 예측을 테스트했습니다. 만의 서쪽 해안에 있는 광학 연구실에는 여러 개의 다른 수신기가 있습니다. 메릴랜드 틸먼 섬 의 물 건너편에는 광 송신기가 최대 100밀리와트의 전력 레벨에서 근적외선(파장 1550나노미터) 펄스를 방출했습니다 .
연구팀은 최대 72시간 전에 광학적 섬광을 일상적으로 예측할 수 있다는 것을 발견했습니다. 라비노비치는 "섬광 예측은 일반적으로 날씨 데이터가 좋을 때 좋았습니다."라고 말합니다. 즉, 수치적 날씨 예측이 실제 날씨와 일치할 때 섬광 예측도 관찰된 광학 링크 페이딩과 정확하게 일치했습니다.
눈부신 미래대기 반짝임과 기타 대기 효과는 밀리초 동안 FSO 신호를 변경하고 희미하게 만들 수 있기 때문에 Rabinovich는 시스템이 "실제로 반짝임 희미함에 대해 무언가를 할 수 있을 만큼" 빠르게 반응할 수 있다고 말합니다.
그리고 그는 이것이 FSO 시스템의 미래 배치에 활력을 불어넣는다고 덧붙였습니다. 위에서 언급했듯이, 이는 재전송 요청을 기다리지 않고 FSO 신호 손실이 증가한 시간에 데이터 패킷을 자동으로 재전송하거나, 아마도 채널에서 전방 오류 수정의 양을 늘리는 것을 의미할 수 있습니다. 게다가 예측된 난류 값은 지상 단말 네트워크를 운영하는 데 유용할 수 있습니다. 운영자나 스마트 알고리즘이 난류가 적은 다른 곳에서 한 빔에서 다른 빔으로 전환할 시기를 선택할 수 있게 해줍니다.
MIT 링컨 연구소 의 레이저 기술 및 응용 그룹 부소장인 다니엘 머피 는 해군 연구소의 작업이 지상국 간 , 지상국과 위성 간, 지상과 드론 이나 항공기와 같은 공중 자산 간을 포함하여 FSO 기술을 장려하는 데 도움이 될 것이라고 지적합니다. 그는 "이 작업은 그 목표를 향한 격려적인 진전을 보여줍니다."라고 말합니다.
라비노비치와 동료들은 1월 샌프란시스코 에서 열린 Photonics West 컨퍼런스 에서 날씨 기반 FSO 모델 데모 를 발표했습니다.
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